Mercadotecnia

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El desarrollo del automovil como un sistéma mecatrónico

La evolución de la mecatrónica moderna se puede ilustrar con el ejemplo del automóvil. Hasta los 60’s, el radio era el único componente con funcionamiento electrónico en el carro. Todas las demás funciones eran enteramente mecánicas o eléctricas. Hoy en día un automóvil convencional tiene de 30-60 microcontroladores, hasta 100 motoreseléctricos y 100 kilogramos de cables, una multitud de sensores y miles de líneas de software. Vamos a ver como el carro se convirtió poco a poco en un sistema mecatrónico integral.

Todas las demás funciones eran enteramente mecánicas o eléctricas, como el arrancador del motor y los sistemas de recarga de las baterías. No habían “sistemas inteligentes de seguridad”, en vez de eso se tendía aaumentar el tamaño del parachoques y los elementos estructurales para proteger al conductor y los ocupantes. Los cinturones de seguridad, que se introdujeron a principios de los 1960s eran actuados mecánicamente por completo.

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Todos los sistemas de propulsión eran controlados por el conductor u otros sistemas mecánicos. Por ejemplo antes de la introducción de sensores y microcontroladores, seusaba un distribuidor mecánico para seleccionar la bujía específica a encender cuando la mezcla de aire-combustible estaba comprimida. La variable de control era en ese caso el cronometraje del encendido, pero el proceso de combustión controlado mecánicamente no era óptimo en términos de eficiencia de consumo de combustible. Un modelamiento del proceso de combustión mostró que para incrementar laeficiencia de consumo, había un tiempo óptimo en el que se debía encender el combustible. El tiempo en específico dependía de la carga, la velocidad y otras cantidades medíbles. El sistema de encendido electrónico fue uno de los primeros sistemas mecatrónicos en introducirse en los carros a finales de los 70s. El sistema de encendido electrónico consiste en un sensor de posición del cigüeñal, unsensor de posición del eje de levas, del flujo de aire, del acelerador, de la tasa de cambio de aceleración, así como un microcontrolador determinando los tiempos de encendido de las bujías. Implementaciones tempranas únicamente involucraban un sensor de efecto Hall para censar la posición del rotor en el distribuidor de forma precisa, aunque posteriormente se suprimió completamente eldistribuidor y se controlaban los encendidos directamente usando un microprocesador.

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Los sistemas de freno amtibloqueo (ABS) también se introdujeron en los automóviles a finales de los 1970s. El freno ABS funciona censando el posible bloqueo de cualquiera de las ruedas para modular la presión hidráulica necesaria para minimizar o eliminar el deslizamiento de la rueda. El sistema de control detracción (TCS) se introdujo a mediados de los 90s, funciona censando el deslizamiento producido durante la aceleración para luego modular la potencia de la rueda que se desliza. Esto hace que el vehículo se acelere en la mayor cantidad posible dada una superficie o unas condiciones de conducción específicos. El control de estabilidad (ESP o VDC) se introdujo hasta finales de los 90s; funciona demanera similar al TCS con la adición de un sensor de cabeceo y un acelerómetro lateral. Se determina la intención del conductor comparando la posición de la rueda dada por la dirección con la dirección real de movimiento. El sistema ESP se activa para controlar la potencia de las ruedas así como también la velocidad del vehículo para minimizar la diferencia entre la dirección de la rueda y ladirección del movimiento del vehículo. En algunos casos el ABS es usado para desacelerar el vehículo para alcanzar el control deseado.

El los carros de hoy en día se usan CPUs de 8, 16 o 32 bits para la implementación de de varios sistemas de control. El microcontrolador tiene memoria integrada (EEPROM/EPROM), entradas análogas y digitales, conversores A/D, PWM (modulación de ancho de pulso),...
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