Desarrollo de un sistema a bordo para la medición de las variables implícitas del ciclo de conducción para motocicletas en la ciudad de Bucaramanga, Colombia

Las variables implícitas del ciclo de conducción están estrechamente relacionadas con el nivel de emisiones producidas por los vehículos, regularmente estos están equipados con una serie de sensores de presión, flujo, temperatura e instrumentación adicional que permite la medición de dichas variable...

Full description

Autores:
Amaya Maldonado, Ray Stevenson
Uribe Jaimes, Santiago
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/17654
Palabra clave:
Mechatronic
Motorcycles
Driving styles
Fuel consumption
Internet of things
Motor vehicles
Motorized transport
Software
Hardware
Fuels
Mecatrónica
Vehículos de motor
Transporte motorizado
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Motocicletas
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description Las variables implícitas del ciclo de conducción están estrechamente relacionadas con el nivel de emisiones producidas por los vehículos, regularmente estos están equipados con una serie de sensores de presión, flujo, temperatura e instrumentación adicional que permite la medición de dichas variables en tiempo real con un sistema de recolección de datos. Sin embargo, en la mayoría motocicletas carburadas no está presente esta instrumentación debido al incremento que representaría en el costo de manufactura, y por consecuencia de venta, lo cual es uno de los principales factores de preferencia por los usuarios en Colombia dónde el parque automotor está conformado en un 60% por este medio de transporte. En el presente proyecto se desarrolló un dispositivo instrumental a escala semi-industrial con una autonomía de 20 horas, que permite el monitoreo a bordo de la posición, velocidad, consumo instantáneo de combustible y velocidad angular del motor en tiempo real de motocicletas carburadas monocilindro con sensor de sincronización inductivo monopulso. Se utilizó un flujómetro térmico instalado en la línea de alimentación del carburador, un circuito acondicionador de la señal del sensor de sincronización, un módulo GPS y una unidad de procesamiento IoT para recolección de datos en la nube de Google y una aplicación de visualización en la plataforma IoT de Blynk. El tiempo de actualización de los datos recopilados durante un recorrido es de 2 segundos en promedio con una tasa de 0.15 desconexiones por minuto. Estas propiedades dependen de las características del terreno, las condiciones climáticas, la facilidad de acceso a los satélites de la constelación GPS y la infraestructura de red móvil disponible.
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spelling Maradey Lázaro, Jessica Gissellad6570851-23e5-44e4-8c29-fd312d351b94Huertas Cardozo, José Ignacio17418668-38f4-44e4-87f6-3705d87a6144Amaya Maldonado, Ray Stevenson35873fc5-df82-49c8-ad83-5e88c3f8fd13Uribe Jaimes, Santiago3ad966b2-d944-4288-9025-5d07df4dd0fcMaradey Lázaro, Jessica Gissella [0000040553]Huertas Cardozo, José Ignacio [0000057398]Huertas Cardozo, José Ignacio [es&oi=ao]Maradey Lázaro, Jessica Gissella [0000-0003-2319-1965]Huertas Cardozo, José Ignacio [0000-0003-4508-6453]Maradey Lázaro, Jessica Gissella [profile/Jessica-Maradey-Lazaro]Bucaramanga (Santander, Colombia)2022-09-12T20:12:13Z2022-09-12T20:12:13Z2022-06-13http://hdl.handle.net/20.500.12749/17654instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coLas variables implícitas del ciclo de conducción están estrechamente relacionadas con el nivel de emisiones producidas por los vehículos, regularmente estos están equipados con una serie de sensores de presión, flujo, temperatura e instrumentación adicional que permite la medición de dichas variables en tiempo real con un sistema de recolección de datos. Sin embargo, en la mayoría motocicletas carburadas no está presente esta instrumentación debido al incremento que representaría en el costo de manufactura, y por consecuencia de venta, lo cual es uno de los principales factores de preferencia por los usuarios en Colombia dónde el parque automotor está conformado en un 60% por este medio de transporte. En el presente proyecto se desarrolló un dispositivo instrumental a escala semi-industrial con una autonomía de 20 horas, que permite el monitoreo a bordo de la posición, velocidad, consumo instantáneo de combustible y velocidad angular del motor en tiempo real de motocicletas carburadas monocilindro con sensor de sincronización inductivo monopulso. Se utilizó un flujómetro térmico instalado en la línea de alimentación del carburador, un circuito acondicionador de la señal del sensor de sincronización, un módulo GPS y una unidad de procesamiento IoT para recolección de datos en la nube de Google y una aplicación de visualización en la plataforma IoT de Blynk. El tiempo de actualización de los datos recopilados durante un recorrido es de 2 segundos en promedio con una tasa de 0.15 desconexiones por minuto. Estas propiedades dependen de las características del terreno, las condiciones climáticas, la facilidad de acceso a los satélites de la constelación GPS y la infraestructura de red móvil disponible.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 15 2. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................... 19 3. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 22 3.1. FUNDAMENTOS SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE LAS MOTOCICLETAS ............................................................................................... 22 3.1.1. Sistema de dosificación de combustible ............................................. 23 3.1.1.1. Dosificación por medio de Carburador ............................................ 24 3.1.2. Subsistemas presentes en una motocicleta ....................................... 26 3.1.3. ¿Cómo medir el consumo de combustible de una motocicleta? ........ 26 3.2. ¿CÓMO SE PUEDE MEDIR LAS REVOLUCIONES DEL MOTOR DE UNA MOTOCICLETA? ................................................................................................ 32 3.3. ¿CÓMO MEDIR LA VELOCIDAD DE LA MOTOCICLETA DURANTE UN RECORRIDO? .................................................................................................... 35 3.3.1. Precisión y normativa legal ................................................................ 37 3.4. ¿CÓMO TOMAR LA POSICIÓN DE LA MOTOCICLETA DURANTE UN RECORRIDO? .................................................................................................... 38 3.5. ¿CÓMO ALMACENAR Y PROCESAR LA INFORMACIÓN RECOLECTADA DE LA MOTOCICLETA DURANTE UN RECORRIDO? ......... 39 3.5.1. Tarjeta de desarrollo NodeMCU ESP8266 ......................................... 41 3.5.2. Plataformas IoT .................................................................................. 42 3.5.3. ¿Cómo funciona Blynk? ..................................................................... 44 3.5.4. Arquitectura de Blynk ......................................................................... 44 3.5.5. Protocolo de comunicación – Blynk .................................................... 45 3.5.6. Almacenamiento de datos – Protocolo HTTPS .................................. 46 3.5.7. Google Apps Script ............................................................................ 46 4. OBJETIVOS .................................................................................................... 47 4.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 47 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 47 5. METODOLOGÍA Y DESARROLLOS .............................................................. 48 5.1. SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS: .......................................................... 48 5.2. MEDICIÓN DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE ...................................... 50 5.2.1. Calibración del Flujómetro para Gasolina Convencional .................... 52 5.2.2. Instalación del flujómetro en línea ...................................................... 68 5.2.3. Uniones hidráulicas ............................................................................ 68 5.2.4. Ubicación ........................................................................................... 69 5.2.5. Conexiones eléctricas ........................................................................ 70 5.2.6. Código fuente ..................................................................................... 71 5.3. MEDICIÓN DE VELOCIDAD ANGULAR DEL MOTOR ............................ 71 5.3.1. Caracterización de señal: ................................................................... 72 5.3.2. Diseño de Circuito Electrónico: .......................................................... 72 5.3.3. Conexiones eléctricas ........................................................................ 77 5.3.4. Código fuente ..................................................................................... 78 5.4. MEDICIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD .............................................. 79 5.4.1. Conexiones eléctricas ........................................................................ 79 5.4.2. Código fuente ..................................................................................... 80 5.5. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN MÓVIL PARA VISUALIZACIÓN .... 81 5.5.1. Interfaz ............................................................................................... 81 5.5.2. Código fuente ..................................................................................... 84 5.6. DESARROLLO DE BASE DE DATOS EN LA NUBE ............................... 86 5.6.1. Configuración Google Apps Script ..................................................... 87 5.6.2. Configuración NodeMCU ESP8266 ................................................... 90 5.7. DISEÑO DE TARJETA DE CIRCUITO IMPRESO PCB ........................... 91 5.8. DISEÑO DE LA CARCASA DEL DISPOSITIVO ....................................... 93 5.8.1. Dimensiones y Ubicación ................................................................... 93 5.8.2. Materiales ........................................................................................... 95 5.9. INTEGRACIÓN DE LOS SUBSISTEMAS ................................................ 96 5.9.1. Esquema eléctrico .............................................................................. 96 6. RESULTADOS Y EVIDENCIAS ..................................................................... 99 6.1. CONECTIVIDAD ....................................................................................... 99 6.2. PRUEBAS ESTÁTICAS .......................................................................... 101 6.2.1. Consumo de Combustible ................................................................ 101 6.2.2. Velocidad Angular del Motor ............................................................ 102 6.2.3. Posición y Velocidad ........................................................................ 103 6.2.4. Sistema Integrado ............................................................................ 106 6.3. PRUEBAS DINÁMICAS .......................................................................... 108 6.3.1. Sistema Integrado ............................................................................ 108 6.4. PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN, ENCENDIDO Y APAGADO ..... 111 6.4.1. Procedimiento de Puesta en Servicio del Sistema ........................... 112 6.4.2. Procedimiento de desconexión del sistema ..................................... 113 6.5. RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DINÁMICAS ................................... 114 6.5.1. Ruta Cañaveral – Ciudadela Real de Minas .................................... 115 6.5.2. Ruta Ciudadela Real de Minas - Estoraques ................................... 119 7. CONCLUSIONES ......................................................................................... 123 8. RECOMENDACIONES y trabajos futuros .................................................... 125 9. CRONOGRAMA ........................................................................................... 126 10. RECURSOS ................................................................................................. 127 11. REFERENCIAS ............................................................................................ 128 12. ANEXOS ....................................................................................................... 134PregradoThe implicit variables of the driving cycle are closely related to the level of emissions produced by the vehicles, these are regularly equipped with a series of pressure, flow, temperature sensors and additional instrumentation that allows the measurement of these variables in real time with a data collection system. However, in most carburetted motorcycles this instrumentation is not present due to the increase that it would represent in the cost of manufacturing, and consequently of sale, which is one of the main factors of preference for users in Colombia where the vehicle fleet is made up of 60% by this means of transport. In the present project, an instrumental device was developed on a semi-industrial scale with an autonomy of 20 hours, which allows on-board monitoring of the position, speed, instantaneous fuel consumption and angular velocity of the engine in real time of single-cylinder carbureted motorcycles with Monopulse inductive timing sensor. A thermal flowmeter installed in the carburetor feed line, a timing sensor signal conditioning circuit, a GPS module and an IoT processing unit were used for data collection in the Google cloud and a visualization application on the Internet. Blynk IoT Platform. The update time of the data collected during a tour is 2 seconds on average with a rate of 0.15 disconnections per minute. These properties depend on the characteristics of the terrain, the climatic conditions, the ease of access to the satellites of the GPS constellation and the available mobile network infrastructure.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un sistema a bordo para la medición de las variables implícitas del ciclo de conducción para motocicletas en la ciudad de Bucaramanga, ColombiaDevelopment of an on-board system for the measurement of the implicit variables of the driving cycle for motorcycles in the city of Bucaramanga, ColombiaIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicMotorcyclesDriving stylesFuel consumptionInternet of thingsMotor vehiclesMotorized transportSoftwareHardwareFuelsMecatrónicaVehículos de motorTransporte motorizadoCombustiblesMotocicletasEstilos de conducciónConsumo de combustibleInternet de las cosas[1] Tong, H. 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