Tiempo de respuesta en un sistema de Frenos ABS

Tiempo de respuesta en un sistema de Frenos ABS

 Resumen— En este avance de proyecto se registra lo logrado hasta la fecha en la metodología o plan de actividades, observando el cumplimiento del primer objetivo específico y de las complicaciones durante el desarrollo del mismo, además información al detalle sobre el montaje de la planta y información técnica del funcionamiento.

Palabras clave: Planta, Montaje, Frenos.  

Abstract- This project progress records what has been achieved to date in the methodology or plan of activities, observing compliance with the first specific objective and the complications during the development of the same, in addition to detailed information on the assembly of the plant and technical information of the operation. Keywords: Plant, Mounting, Brakes.

I. INTRODUCCION

E n los últimos años la tecnología de la industria automotriz ha diseñado muchos sistemas para aumentar la seguridad cuando se esté dentro de cualquier automotor. En este caso el sistema que desarrollaremos es el de frenos ABS que consiste básicamente en hacer que el tiempo de frenado se reduzca y así evitar posibles accidentes ya que esto hace que las ruedas no se patinen y así poder direccionar el auto al tiempo que se frena, cosa que con otros sistemas no sucede, pues en un sistema mecánico al frenar a fondo se pierde el control del vehículo, así que nos resulta muy útil esta idea que empezó a ser implementada en los años 90 y que en la actualidad es requisito fundamental para la comercialización de cualquier vehículo.

Uno de los mecanismos de uso más común es un control de dos posiciones ON/OFF que permite una mayor facilidad en su utilización por la sencillez de su operación y aplicación en un proceso industrial, para controlar distintos tipos de variables en diferentes sistemas.

Con este panorama y como propuesta para el proyecto se realizará a partir de un control de dos posiciones ON/OFF un sistema ABS de frenos que permita darle solución a eventuales accidentes de tránsito que se puedan ocasionar por sistemas antiguos que no permitían maniobrar el vehículo durante una emergencia.  

Buitrago Angel Nicolas 20151007037 Facultad de Ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José de caldas (e-mail: nicosan18@hotmail.com)  

Gantiva Mora Viviana 20151007418  Facultad de Ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José de caldas (e-mail: vivimora58@gmail.com).    

Jacinto Gómez Sebastián 20141007031 Facultad de Ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José de caldas (e-mail: sjacinto118a@gmail.com).  

II. OBJETIVOS 

• Objetivo General:

➢ Implementar el sistema de frenado y controlar su tiempo de manera que el vehículo se detenga en la menor distancia posible.

• Objetivos específicos:

• Construir la planta de nuestro sistema, para el correcto funcionamiento del mismo.
• Construir modelo matemático de la planta y del sistema, y con esto realizar las pruebas pertinentes para su validación.
• Implementar en su totalidad el sistema de control en dos de las ruedas de nuestra planta.

III. MARCO TEÓRICO A. Frenos ABS.

El sistema frenos antibloqueo (ABS) es un sistema de frenado que evita que las ruedas se bloqueen y patinen al frenar, con lo que el vehículo no solamente decelera de manera óptima, sino que permanece estable y direccionable durante la frenada (podemos girar mientras frenamos).

 Fue diseñado para ayudar al conductor a mantener cierta capacidad de dirección y evitar el arrastre durante el frenado.

 Con el sistema ABS se impide que ninguna de las 4 ruedas patine, lo que permite dirigir el vehículo y seguir manteniendo el frenado (frenar y dirigir al mismo tiempo). [1]

B. Funcionamiento del sistema ABS.  

El sistema ABS es un sistema electrónico que controla y comprueba la velocidad de giro de las ruedas durante el frenado. Opera de forma integrada al sistema convencional de frenos, ya sea neumático o hidráulico.  

En el momento que detecta un bloqueo o amenaza de bloqueo en las ruedas, proporciona una reducción gradual de la rotación, adicionalmente, minimiza el deslizamiento para que la llanta no pierda la adherencia con el pavimento.

El sistema ABS está compuesto por:

Sensores de velocidad ubicados en cada una de las ruedas que mide la velocidad contantemente enviando esta información a la unidad de control, así mismo controla la velocidad de giro de estas en función de la situación, para reducir el bloqueo de las ruedas durante una frenada.

La unidad de control electrónico (ECU) recibe las señales que obtiene de los sensores de velocidad que están en las ruedas, calcula la velocidad de referencia entre las ruedas, de esta forma puede determinar si una rueda gira a revoluciones diferentes. Si en algún momento una de las ruedas intenta bloquearse la ECU reduce la presión de frenado de dicha rueda, la respuesta o salida de la ECU activan las electroválvulas y la unidad hidráulica.

Unidad hidráulica está conformada por: bomba-motor, electroválvulas, y un acumulador para el fluido hidráulico de baja presión.  

Electroválvulas encargadas de la apertura y cierre del circuito, las cuales se dividen en 8, 4 de escape y 4 de apertura. Para la reducción de la presión de los frenos se incorpora una válvula anti retorno en la válvula de admisión.  La válvula se abre cuando se baja la presión de la bomba de frenos.

Bomba-motor Está constituido por un motor eléctrico y una bomba hidráulica controlado por la ECU. La función de este equipo es rechazar el líquido de freno durante la fase de regulación desde los bombines a la bomba de frenos.  

Acumulador de baja presión

Durante la actuación del sistema de ABS recibe el líquido de freno que pasa por la electroválvula de escape. El nivel de presión necesario para el llenado del acumulador de baja presión debe ser lo suficientemente bajo para no interferir en la caída de presión necesaria en la fase de regulación, pero lo suficientemente alta como para vencer el tarado de la válvula de entrada de la bomba. Tiene como misión permitir abandonar el modo ABS lo más rápido posible.  

Válvulas moduladoras ABS

Controlan la presión de aire a cada freno afectado durante la función de un ABS.

C. Acción de control de dos posiciones o de encendido y apagado (ON - Off).

En un sistema de control de dos posiciones, el elemento de actuación solo tiene dos posiciones fijas, que, en muchos casos, son simplemente de encendido o apagado. El control de dos posiciones o de encendido y apagado es relativamente simple y económico, razón por la cual su uso es extendido en sistemas de control tanto industriales como domésticos. [2] Si denotamos la señal de salida del regulador como 𝑢(𝑡) y la entrada como 𝑒(𝑡), en el control on-off la señal 𝑢(𝑡) permanece en un determinado valor dependiendo de si la entrada 𝑒(𝑡) (que es el error) es positiva o negativa. Así, la salida de este controlador viene dada por:

𝑢(𝑡) = {𝑢1; 𝑠𝑖 𝑒(𝑡) > 0                          (1) 

𝑢2 ; 𝑠𝑖 𝑒(𝑡) < 0

Donde 𝑢1 y 𝑢2 son constantes. [3, 3]

D. Sensor CNY – 70

El CNY70 es un sensor de infrarrojos de corto alcance basado en un emisor de luz y un receptor, ambos apuntando en la misma dirección, y cuyo funcionamiento se basa en la capacidad de reflexión del objeto, y la detección del rayo reflectado por el receptor. En la figura 3 podemos observar la arquitectura exterior del sensor utilizado para la construcción de nuestra planta, mientras que en la figura 4 observamos los elementos electrónicos que componen su parte funcional. [4]

[pic 1] 

Figura 4. Circuitos internos del sensor CNY – 70.

Características del sensor. [5]

• Longitud de onda del haz infrarrojo de 950nm.
• Intensidad del diodo emisor 𝐼𝑎𝑘= 50mA. ➢ Intensidad de colector 𝐼𝐶= 50mA. ➢ Tensión colector emisor 𝐼𝐶𝐸= 32V ➢ Tensión emisor colector 𝑉𝐸𝐶= 7V.
• Consumo aproximado de 200mW.
• Distancia de detección de 0.3 a 5mm

Aplicaciones:

• Detección de presencia o ausencia de objetos
• Detección de posición
• Seguimiento de línea en robótica
• Medición de revoluciones
• Escaneo de discos codificados

E. Motor DC 

Un motor DC está compuesto de un estator y un rotor. En muchos motores D.C, generalmente los más pequeños, el estator está compuesto de imanes para crear un campo magnético. 

El motor DC es básicamente un transductor de par que convierte energía eléctrica en energía mecánica. El par desarrollado en el eje del motor es directamente proporcional al flujo del campo y la corriente en la armadura. La relación entre el par desarrollado, el flujo ∅ , y la corriente Ia está dada en la ecuación (1):

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