CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DIDÁCTICO DE DIRECCIÓN ELECTROMECÁNICA DEL VEHÍCULO HYUNDAI ACCENT 2008

Transcripción

1 CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BANCO DIDÁCTICO DE DIRECCIÓN ELECTROMECÁNICA DEL VEHÍCULO HYUNDAI ACCENT 2008 JUAN CARLOS PIZANÁN CASTRO NELSON DAVID TARAPUÉS CHALAPÚ TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL GRADO DE INGENIERO AUTOMOTRIZ AÑO 2012

2 OBJETIVO GENERAL Diseñar y construir un banco didáctico de dirección electromecánica del vehículo Hyundai Accent 2008, que funcione según las condiciones de conducción para comprender su funcionamiento, que simule fallas, que permita realizar comprobaciones de sus componentes y en la que se pueda visualizar las formas de onda de sus sensores en un ordenador mediante comunicación serial.

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4 FUNCIONAMIENTO DE UNA DIRECCIÓN ELECTROMECÁNICA

5 ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA

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7 TIPOS DE DIRECCIÓN ELECTROMECANICA

8 SENSOR DE ÁNGULO DE DIRECCIÓN

9 SENSOR DE PAR DE DIRECCIÓN MAGNETORESISTIVO POTENCIÓMETRO

10 SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO

11 SENSOR DE RÉGIMEN DEL MOTOR

12 MOTOR ELÉCTRICO

13 Relé de Seguridad Termistor MÓDULO MDPS

14 DIAGRAMA DE BLOQUES Torque sensor TSV TSM TSS TSE Torque sensor power supply Main torque interface Sub torque interface Thermistor monitor circuit Torque sensor power supply monitor Main torque amplifier VR A/D A/D A/D A/D Micro Controller A/D Custom IC Motor current Monitor Step up power supply monitor Interlock Circuit Step up power supply FET driver Motor terminal voltage monitor VB Failsafe Relay VS Motor driver VR M+ 23 M 24 M- Motor A/D M+ terminal voltage monitor Engine speed sensor E_RPM 12 Engine speed interface A/D M- terminal voltage monitor Vehicle speed sensor IG Key SW V_SPD FUSE FUSE B Vehicle speed interface VB System power supply IC Watchdog timer 5V power supply monitor 5V power supply RESET VDD A/D VDD VDD monitor Watchdog timer Fail safe relay terminal voltage monitor Warning lamp driver Relay driver Relay driver VR 20 Warning lamp Batt. Ignition switch interface VS VDD Serial monitor interface 16 Serial monitor Idle up interface 10 Engine ECU

15 DESPIECE DE UNA COLUMNA DE DIRECCIÓN MC_MDPS HYUNDAI NEW-ACCENT-MC

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17 MOTOR ELÉCTRICO

18 SENSOR DE PAR

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20 COMPONENTES DEL BANCO DIDÁCTICO

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23 DISEÑO ELECTRÓNICO DEL BANCO DIDÁCTICO

24 DIAGRAMA GENERAL

25 OBTENCIÓN Y TABULACIÓN DE DATOS

26 SIMULACION, CONTROL Y RECOLECCION DE SEÑALES DEL SISTEMA MDPS RA0/AN0 2 RA1/AN1 3 RA2/AN2/VREF-/CVREF 4 RA4/T0CKI/C1OUT 6 RA5/AN4/SS/C2OUT 7 RE0/AN5/RD 8 RE1/AN6/WR 9 RE2/AN7/CS 10 OSC1/CLKIN 13 OSC2/CLKOUT 14 RC1/T1OSI/CCP2 16 RC2/CCP1 17 RC3/SCK/SCL 18 RD0/PSP0 19 RD1/PSP1 20 RB7/PGD 40 RB6/PGC 39 RB5 38 RB4 37 RB3/PGM 36 RB2 35 RB1 34 RB0/INT 33 RD7/PSP7 30 RD6/PSP6 29 RD5/PSP5 28 RD4/PSP4 27 RD3/PSP3 22 RD2/PSP2 21 RC7/RX/DT 26 RC6/TX/CK 25 RC5/SDO 24 RC4/SDI/SDA 23 RA3/AN3/VREF+ 5 RC0/T1OSO/T1CKI 15 MCLR/Vpp/THV 1 U1 PIC16F877A R1 10k R2 10k R3 10k R4 10k R5 10k R6 10k X1 CRYSTAL R7 10k RA7/OSC1/CLKIN 16 RB0/INT 6 RB1/RX/DT 7 RB2/TX/CK 8 RB3/CCP1 9 RB4 10 RB5 11 RB6/T1OSO/T1CKI 12 RB7/T1OSI 13 RA0/AN0 17 RA1/AN1 18 RA2/AN2/VREF 1 RA3/AN3/CMP1 2 RA4/T0CKI/CMP2 3 RA6/OSC2/CLKOUT 15 RA5/MCLR 4 U2 PIC16F628A RA7/OSC1/CLKIN 16 RB0/INT 6 RB1/RX/DT 7 RB2/TX/CK 8 RB3/CCP1 9 RB4 10 RB5 11 RB6/T1OSO/T1CKI 12 RB7/T1OSI 13 RA0/AN0 17 RA1/AN1 18 RA2/AN2/VREF 1 RA3/AN3/CMP1 2 RA4/T0CKI/CMP2 3 RA6/OSC2/CLKOUT 15 RA5/MCLR 4 U3 PIC16F628A OFFRPM MASRPM MENOSRPM OFFVEL MASVEL MENOSVEL OFFRPM MASRPM MENOSRPM OFFVEL MASVEL MENOSVEL D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VSS 1 VDD 2 VEE 3 LCD1 LM016L D4 D3 D2 D1 E RS D4 D3 D2 D1 E RS ERROR TXD 3 RXD 2 CTS 8 RTS 7 DSR 6 DTR 4 DCD 1 RI 9 P1 COMPIM R8 10k R9 10k R10 10k RESET OFFPAR1 OFFPAR2 RESET OFFPAR1 OFFPAR2 RELEPAR1 RELEPAR2 RELERESET Q1 2N3904 RL1 5V R11 2k RELERESET Q2 2N3904 RL2 5V R12 2k RELEPAR1 Q3 2N3904 RL3 5V R13 2k RELEPAR2 SE1 SE2 BAT R14 10k ENCENDIDO ENCENDIDO A B C D

27 CIRCUITO PARA LA RECOLECCIÓN DE CORRIENTE DEL MOTOR ELÉCTRICO

28 INTERFAZ CREADA EN LABVIEW

29 PROGRAMACIÓN EN LABVIEW

30 DISEÑO MECÁNICO DEL BANCO DIDÁCTICO

31 DISEÑO DE LA ESTRUCTURA MATERIAL: ASTM A36 PERFILES 25X25X3 mm 30X30X4mm CARGAS: Masa Columna N Fuerza en volante (Fv) 300N Relación de dirección (it) 14 Fuerza a la salida de la Cremallera Fr= 4200 N

32 RESULTADOS DE LA ESTRUCTURA

33 DISEÑO DEL FRENO DE DIRECCIÓN MATERIAL: Mordaza : Acero aleado Pastilla: Asbesto Disco: Acero Aleado CARGAS: Fuerza en la oreja del disco : 4200N Masa del auto en un neumático (m) = 325 kg Gravedad (g) = 9.8 m/s2 Normal del neumático (N) = 3185 N Coeficiente de fricción neumático -pavimento ) = 0.55 Fuerza de fricción neumático pavimento (F) = N

34 RESULTADOS DEL FRENO Factor de seguridad =

35 CONSTRUCCIÓN DEL BANCO DIDÁCTICO

36 PARTES MECÁNICAS

37 PARTES ELÉCTRICAS Y ELECTRÓNICAS

38 TABLERO DE CONTROL

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42 FUNCIONAMIENTO Y PRUEBAS DEL BANCO DIDÁCTICO

43 Sensibilidad del volante al variar la conexión y desconexión de sensores

44 Comprobación de la asistencia al variar la velocidad del vehículo y la velocidad del motor

45 Simulación de fallas del sensor de velocidad del vehículo

46 Simulación de fallas del sensor de velocidad del motor

47 Simulación de fallas del sensor de par

48 Fallo de señal auxiliar del sensor de par

49 Fallo de diferencia de señal de sensor de par entre principal y auxiliar

50 Fallo del voltaje de suministro de par

51 SIMULACIÓN DE FALLAS DEL MOTOR DE ASISTENCIA

52 COMPROBACIÓN DE LA FUNCIÓN OHP

53 VISUALIZACIÓN DE LAS GRÁFICAS DEL SENSOR DE VELOCIDAD DEL VEHÍCULO Y SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR

54 VISUALIZACIÓN DE LAS GRÁFICAS DE SEÑALES DEL SENSOR DE PAR CON EL VOLANTE EN REPOSO, EN MOVIMIENTO, GIRO MÁXIMO Y AL DESCONECTAR ALGUNA DE SUS SEÑALES.

55 VISUALIZACIÓN DE LA GRÁFICA DE CORRIENTE DEL MOTOR CON EL VOLANTE EN REPOSO, EN MOVIMIENTO Y AL TOPE DE GIRO

56 ANÁLISIS COMPLETO DEL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA MDPS

57 CONCLUSIONES

58 RECOMENDACIONES

59 GRACIAS POR SU ATENCIÓN