Simulação de Velocímetro Digital para Aeronaves Pequenas

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
UNIDAD PROFESIONAL TICOMÁN 
 
SEMINARIO DE TITULACIÓN 
SISTEMAS DE AVIÓNICA 
 
TESINA: 
SIMULACIÓN DE VELOCÍMETRO DIGITAL DE APLICACIÓN EN AERONAVES 
PEQUEÑAS 
 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIERO EN AERONÁUTICA 
 
PRESENTAN: 
AARÓN ANDRÉS SÁNCHEZ JIMÉNEZ 
MIGUEL ÁNGEL TORRES MORAN 
 
ASESORES: M. en I. RAYMUNDO HERNÁNDEZ BÁRCENAS 
ING. RODRIGO AVILES VILLARREAL 
ENERO 2013 
 
 
 
 
iii 
Agradecimiento. 
 
Aarón Andrés Sánchez Jiménez 
Principalmente darle gracias al creador por verme dado unos padres maravillosos 
que me dieron la vida porque sin ellos no existiría, a Laura mi esposa que fue mi 
mayor pilar al igual que mis hijos Andrea, Isaac, Kenda y Abraham por su 
comprensión, cariño y amor al igual que mis sobrinos Gabriel, Mateo, Josué y 
Francisco por alentarme en mi proyecto de superación y a mi cuñado Francisco 
por sus palabras y consejos de aliento. Gracias a todos ellos por ser el apoyo 
incondicional para lograr esta meta. 
También quiero agradecer a todos mis profesores por haberme transmitido sus 
conocimientos y labor académica, así también a todas las personas que integran 
ESIME Ticoman gracias por su apoyo. 
A mis amigos Miguel Ginez y Miguel A. Torres, y a todos mis compañeros con los 
que conviví toda la carrera, quienes estuvieron en esos momentos de angustia, 
alegría, en momentos de enojo, en todo momento gracias por su estadía, que 
considero que jamás podré olvidar las experiencias vividas a su lado y por su 
apoyo gracias. 
 
Miguel Ángel Torres Moran 
Principalmente quiero agradecer a mis padres y hermanos por su amor y su 
cariño por ser el pilar fundamental en todo lo que soy, en mi educación, y en la 
vida, gracias por su incondicional apoyo, en los momentos en que más los 
necesite ahí estaban gracias por ser quiénes son y por darme todo lo que estuvo 
a su alcance y gracias por siempre inculcarme el espíritu de la lucha, la entrega 
y la pasión a lo que haces por eso y más gracias. 
 Enseguida quiero agradecer a todos mis docentes quienes me dotaron de todos 
los conocimientos que ahora tengo y por su gran labor académica junto a mí, por 
 
iv 
su paciencia, su entrega a su labor, gracias por sus enseñanzas y por su apoyo 
gracias. 
Y para finalizar quiero agradecer a mis amigos y compañeros quienes me 
acompañaron durante este largo, arduo y duro camino, quienes estuvieron en 
esos momentos de angustia, alegría, en momentos de enojo , en todo momento 
gracias por su estadía aquí considero que jamás podré olvidar las experiencias 
vividas a su lado por su apoyo gracias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
Dedicatoria. 
 
Aarón Andrés Sánchez Jiménez 
Dedico este trabajo a mi esposa Laura y a mis hijos Andrea, Isaac, Kenda y 
Abraham por haberme apoyado alentado y ver estado en los momentos más 
críticos de la carrera y creer en mí, y no dejarme morir en el intento. 
 
Miguel Ángel Torres Moran 
Dedico es este trabajo, A MIS PADRES, HERMANOS por haberme ayudado a 
continuar y no morir en el intento, para poder lograr mis objetivos. 
A mis 3 bebes ANGELITO, EMMANUELITO Y RAULITO, pero en especial a 2 
angelitos, que siempre recodare con toda la fuerza del alma, por ellos que fueron 
ejemplo de fortaleza y admiración y que nunca olvidare, esos angelitos que a 
pesar de haberlos perdido a muy temprana edad, han estado siempre cuidándome 
y guiándome desde el cielo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
Resumen. 
 
El presente trabajo muestra la realización de un velocímetro como instrumento de 
reserva y hacer una propuesta de utilización, ya que es un instrumento de vital 
importancia para los vuelos de aeronaves pequeñas. 
En la presente tesina se describen los elementos principales del velocímetro como 
lo es la fabricación principios de funcionamiento lectura y uso. 
Se propone la implementación de un velocímetro digital de reserva para 
aeronaves pequeñas, como producto de una idea innovadora y emprendedora de 
estudiantes egresados del IPN. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
Abstract. 
This work shows the accomplishment of a speedometer and instrument reservation 
and make a proposal to use, as it is a crucial tool for small aircraft flights. 
In the present work are described the main elements of speedometer as is the 
reading operation earlier manufacture and use. 
It is proposed to implement a digital speedometer reserve for small aircraft, as a 
result of an innovative idea and entrepreneurial graduates IPN students. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
Contenido 
Hoja de aceptación. Ii 
Agradecimientos . iii 
Dedicatoria. v 
Resumen. 1 
Abstrac. 2 
Contenido. 3 
Glosario acrónimos. 9 
Glosario términos. 10 
Contenido de tablas y figuras. 11 
Introducción. 13 
 
CAPITULO 1.-INSTRUMENTOS BÁSICOS DE VUELO. 14 
1.1 SISTEMA PITOT ESTÁTICO- (S.P.E.). 15 
1.2 COMPONENTES DE UN SISTEMA PITOT ESTÁTICO CONVENCIONAL 
. 16 
1.2.1 TUBO PITOT. 16 
1.2.2 ORIFICIOS ESTÁTICOS. 17 
1.2.3 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN DE PRESIÓN. 17 
1.2.4 FUENTE ALTERNA Y DE EMERGENCIA. 18 
1.3 ERRORES DEL SISTEMA PITOT ESTATICO. 19 
1.3.1 ERROR DE INSTALACIÓN. 19 
1.3.2 ERROR REVERSO. 20 
1.3.3 ERROR DE COMPRESIBILIDAD. 20 
1.3.4 ERROR DE HISTÉRESIS. 21 
 
 
4 
 
CAPITULO 2.-VELOCIMETRO ANALOGICO. 22 
2.1 TIPOS DE VELOCIDADES. 22 
2.1.1 VELOCIDAD DE AIRE INDICADA (VAI). 22 
2.1.2VELOCIDAD DE AIRE CALIBRADA (V.A.C.). 23 
2.1.3 VELOCIDAD DE AIRE EQUIVALENTE (V.A.E.). 23 
2.1.4VELOCIDAD DE AIRE VERDADERA (V.A.V.). 23 
2.1.5 SIGNIFICADO DE LAS MARCAS Y COLORES EN EL VELOCÍMETRO. 23 
2.1.5 VELOCIDAD TERRESTRE. 25 
2.1.6 NUMERO MACH (M). 25 
2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. 25 
2.3 TEOREMA DE BERNOULLI. 26 
2.3 ERRORES DEL INSTRUMENTO. 29 
2.3.1 ERROR DE INSTALACIÓN. 29 
2.3.2 ERROR DE COMPRESIBILIDAD. 29 
2.3.3 ERROR DE DENSIDAD DEL AIRE. 29 
2.4 INDICADORES DE VELOCIDAD AÉREA VERDADERA Y NÚMERO MACH. 
. 29 
2.5 OTROS TIPOS DE INDICADORES DE VELOCIDAD. 31 
2.5.1 INDICADOR DE VELOCIDAD MÁXIMA PERMISIBLE. 31 
2.5.2 INDICADOR DE VELOCIDAD MACH. 32 
 
CAPITULO 3.-VELOCÍMETRO DIGITAL. 33 
3.1 PANTALLA PRINCIPAL DE VUELO. 33 
 
 
5 
3.1.1 INDICADOR DE VELOCIDAD. 34 
3.1.2 RANGOS DE VELOCIDAD. 34 
3.1.3 VECTOR DE TENDENCIAS DE VELOCIDAD. 35 
3.1.4 VELOCIDADES DE REFERENCIA. 35 
3.1.5 CAJA DE VELOCIDAD VERDADERA. 35 
3.2 SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS. 35 
3.2.1 TRANSDUCTOR. 36 
3.2.2 ACONDICIONAMIENTO DE SEÑAL. 37 
3.2.3 CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL. 39 
3.3 ERRORES EN LOS CONVERTIDORES ANALOGICO/DIGITAL A/D. 40 
3.3.1 ERROR DE OFFSET. 40 
3.3.2 ERROR DE CUANTIFICACIÓN. 41 
3.3.3 ERROR DE LINEALIDAD. 41 
3.3.4 ERROR DE APERTURA. 41 
3.4 ETAPA DE SALIDA (INTERFAZ LÓGICA). 42 
 
CAPITULO 4.-COMPUTADORA DE DATOS DE AIRE CENTRAL UTILIZADA EN 
LOS VELOCÍMETROS DIGITALES (C.A.D.C). 43 
4.1 DESCRIPCIÓN. 43 
4.2 COMPONENTES. 44 
4.2.1 SENSORES. 44 
4.2.2 TRANSDUCTORES. 44 
4.2.3 COMPUTADOR. 45 
4.3 SALIDAS DE DATOS DE AIRE. 45 
4.4 ERRORES INHERENTES DEL SISTEMA. 46 
 
 
6 
4.4.1 ERROR DE POSICIÓN. 46 
4.4.2 ERROR DE ESCALA. 46 
 
CAPITULO 5.-MICROCONTROLADORES, INTRODUCCIÓN Y SELECCIÓN 
PARA VELOCÍMETRO DIGITAL. 48 
5.1 INTRODUCCIÓN. 48 
5.2 PROPOSITO DE LOS MICROCONTROLADORES. 49 
5.3 ARQUITECTURA INTERNA DE UN MICROCONTROLADOR. 49 
5.3.1 ARQUITECTURA VON NEUMANN. 49 
5.3.2 ARQUITECTURA HARVARD. 50 
5.3.3 VENTAJAS DE LA ARQUITECTURA HARVARD. 51 
5.4 PARTES DE UN MICROCONTROLADOR. 51 
5.4.1 PROCESADOR. 51 
5.4.2 MEMORIAS. 52 
5.4.3 ROM CON MASCARA. 52 
5.4.4 EPROM. 52 
5.4.5 EEPROM. 53 
5.4.6 FLASH. 53 
5.4.7 CMOS. 53 
5.4.8 PUERTAS DE ENTRADA Y SALIDA (E/S). 54 
5.4.9 RELOJ PRINCIPAL. 54 
5.5 DIFERENCIAS ENTRE UN MICROPROCESADOR Y UN 
MICROCONTROLADOR. 55 
5.5.1 MICROPROCESADOR. 55 
5.5.2 MICROCONTROLADOR. 55 
 
 
7 
5.5.3 VENTAJAS DE UN MICROCONTROLADOR FRENTE AL 
MICROPROCESADOR. 55 
5.6 FAMILIA PIC PERIPHERAL INTERFACE CONTROLLER (CONTROLADOR 
DE INTERFAZ PERIFÉRICO). 56 
5.6.1 CARACTERÍSTICAS ESPECIALES. 57 
5.6.2 TEMPORIZADORES O TIMERS. 57 
5.6.3 PERRO GUARDIÁN O WATCHDOG. 58 
5.6.4 PROTECCIÓN ANTE FALLO DE ALIMENTACIÓN O BROWNOUT. 58 
5.6.5 ESTADO DE REPOSO O DE BAJO CONSUMO. 58 
5.6.6 CONVERSOR A/D (CAD). 59 
5.6.7 CONVERSOR D/A (CDA). 59 
5.6.8 COMPARADOR ANALÓGICO. 59 
5.6.9 MODULADOR DE ANCHURA DE IMPULSOS O PWM. 59 
5.6.10 PUERTOS DIGITALES DE E/S. 59 
5.6.11 PUERTAS DE COMUNICACIÓN. 59 
 
CAPITULO 6.-CARACTERÍSTICAS DE LAS PANTALLAS DE CRISTAL 
LÍQUIDO.60 
6.1 INTRODUCCIÓN. 60 
6.2 TIPOS DE CRISTALES LÍQUIDOS. 60 
6.2.1 FASES DE LOS CRISTALES LÍQUIDOS TERMOTRÓPICOS. 60 
6.3 CARACTERÍSTICAS. 61 
 
CAPITULO 7.-DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS Y SOFTWARE UTILIZADOS EN 
SIMULACIÓN DEL VELOCÍMETRO DIGITAL. 63 
7.1 SOFTWARE UTILIZADO. 63 
 
 
8 
7.1 .1 ISIS- PROTEUS. 63 
7.2 SIMULACIÓN. 64 
7.3 PIC16F876. . 64 
7.4 MPX4115. 67 
7.5 LCD TIPO HD44780. 70 
7.6 DESCRIPCIÓN DEL CÓDIGO FUENTE. 73 
7.6.1 PRESENTACIÓN DE LOS DATOS. 83 
CONCLUSIONES. 84 
BIBLIOGRAFÍA. 85 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
GLOSARIO DE ACRÓNIMOS 
S.P.E = Sistema Pitot Estático. 
C.A.D.C. = Computadora de Datos de Aire. 
V.A.E. = Velocidad de Aire Estática. 
V.A.V. = Velocidad de Aire Verdadera. 
V.A.C. = Velocidad de Aire Calibrada. 
V1 = Velocidad de decisión. 
VR = Velocidad de rotación. 
V2 = Es la velocidad donde se considera que si tienes una falla de motor el avión 
vuela perfectamente. 
C.A.D. = Convertidor Analógico Digital 
C.D.A. = Convertidor Digital Analógico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
GLOSARIO DE TÉRMINOS 
 
Presión de impacto 
 Conocida también como presión dinámica, es la que se crea al chocar un cuerpo 
en movimiento con una masa de aire. Será mayor o menor, dependiendo de la 
intensidad del choque. 
 
Presión estática 
Es la presión existente en la atmósfera y que varía conforme a la altitud de presión 
a que se está volando. 
 
Presión diferencial 
Es la diferencia entre la presión de impacto (Pitot) y la presión estática (ambiental). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
CONTENIDO DE TABLAS Y FIGURAS 
 
Tabla 1 Características del microcontolador PIC 16F876. 
Figura 1.1 Líneas de transmisión de presión. 
Figura 1.2 Tipos de tubo pitot. 
Figura 1.3 Corrección por error de compresibilidad. 
Figura 2.1 Velocímetro analógico. 
Figura 2.2 Partes del velocímetro. 
Figura 2.3 Actuación del aire al rodear una pelota 
Figura 2.4 Indicador Mach. 
Figura 2.5 Bulbo aneroide 
Figura 2.6 Indicador de velocidad máxima permisible. 
Figura 3.1 Pantalla principal de vuelo. 
Figura 3.2 Indicador de velocidad. 
Figura 3.3 Sistema de adquisición de datos. 
Figura 3.4 Convertidor analógico digital. 
Figura 3.5 Error de offset. 
Figura 3.6 Etapas de salida. 
Figura 4.1 Computadora de datos de aire. 
Figura 4.2 Sensor de ángulo de ataque. 
Figura 4.3 Modulo de datos de aire. 
Figura 5.1Arquitectura Von Newman. 
Figura 5.2 Arquitectura Harvard. 
Figura 5.3 Estructura de un microprocesador. 
 
 
12 
Figura 5.4 Estructura de un microcontrolador. 
Figura 6.1 Aspecto físico de un LCD. 
Figura 6.2 Capacidad de visualización de caracteres de un display. 
Figura 6.3 Capas de un LCD. 
Figura 7.1 Diagrama de pines 
Figura 7.2 Diagrama a bloques del PIC 16F876 
Figura 7.3 Sensor MPX4115 
Figura 7.4 Diagrama de conexión del MPX4115 
Figura 7.5 Señal de salida del sensor MPX4115 
Figura 7.6 Error de presión y factor de temperatura 
Figura 7.7 LCD tipo HD44780 
Figura 7.8 Patillaje de un LCD típico 
Figura 7.9 Arreglo de los componentes 
Figura 7.10 Presentación de dato 
 
 
 
 
13 
INTRODUCCIÓN 
 
 Los instrumentos básicos de vuelo son aquellos que nos informan de la altura y 
velocidad del avión, su actitud con respecto al suelo sin necesidad de tomar 
referencias, si está en ascenso, descenso o nivelado, y en qué dirección vuela. 
 
Estos instrumentos básicos, salvo la brújula, se suelen dividir en dos grupos: los 
que muestran información basándose en las propiedades del aire (velocímetro, 
altímetro, y variómetro) y los que se basan en propiedades giroscópicas (indicador 
de actitud, indicador de giro/viraje, e indicador de dirección). Cada uno de estos 
instrumentos tiene su capítulo correspondiente dentro de esta sección, pero antes 
es conveniente comprender que se entiende por propiedades del aire y 
propiedades giroscópicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
14 
CAPITULO 1 
 INSTRUMENTOS BÁSICOS DE VUELO 
 
Los instrumentos básicos de vuelo son aquellos que nos informan de la altura y 
velocidad del avión, su actitud con respecto al suelo sin necesidad de tomar 
referencias, si está en ascenso, descenso o nivelado, y en que dirección vuela. 
Estos instrumentos básicos, salvo la brújula, se suelen dividir en dos grupos: los 
que muestran información basándose en las propiedades del aire (anemómetro, 
altímetro, y variómetro) y los que se basan en propiedades giroscópicas (indicador 
de actitud, indicador de giro/viraje, e indicador de dirección), pero antes es 
conveniente comprender que se entiende por propiedades del aire y propiedades 
giroscópicas. [7] 
 
 
 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
15 
1.1 SISTEMA PITOT ESTÁTICO- (S.P.E.) 
Los instrumentos basados en las propiedades del aire miden presiones, absolutas 
o diferenciales, que convenientemente calibradas, nos ofrecen información de 
performance, traducidas en forma de unidades de medición. El sistema estático 
pitot es el que se encarga de proporcionar las presiones a medir, y los 
instrumentos conectados a este sistema son: altímetro, variómetro y velocímetro. 
Para su correcto funcionamiento, estos instrumentos necesitan que se les 
proporcione presión estática, presión dinámica, o ambas. Estos dos tipos de 
presión definen los componentes principales de este sistema: el dispositivo que 
obtiene presión de impacto (pitot) y líneas de transmisión, y el dispositivo que 
recoge la presión estática con sus respectivas líneas de transmisión(ver figura 1). 
 
 
FIGURA 1.1 Líneas de transmisión de presión 
 
 
 
 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
16 
1.2 COMPONENTES DE UN SISTEMA PITOT ESTÁTICO CONVENCIONAL 
 
1.2.1 Tubo pitot 
Consiste en un tubo sencillo u otro dispositivo similar, de tamaño pequeño, (10- 15 
cms.), (ver figura 1.1), que suele estar ubicado, enfrentado al viento relativo, en el 
borde de ataque, debajo del ala, en la nariz de la aeronave o en el estabilizador 
vertical. Está ubicado normalmente en zonas de la aeronave que no sufran 
distorsión o alteraciones del flujo del aire de impacto. Posee un pequeño agujero 
en la punta para recoger la presión de impacto, que debe permanecer siempre 
libre de cualquier impureza (insectos, hielo, etc.) que lo obstruya. Suele tener un 
pequeño orificio en la parte de abajo para facilitar su limpieza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cuenta también con una resistencia, que se acciona con un interruptor desde la 
cabina (pitot heat), que al calentarse impide la creación de hielo cuando se vuela 
en condiciones atmosféricas que propiciansu formación. Siempre que se vaya a 
volar en condiciones de humedad visible, es conveniente conectar el calefactor del 
pitot para prevenir la formación de hielo. 
Las presiones son suministradas ya sea directamente a los instrumentos o a un 
computador central de información aérea (C.A.D.C.). Los de forma directa utilizan 
FIGURA 1.2 Tipos de tubo pitot 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
17 
una barra metálica colocada en la punta del tubo pitot inmediatamente detrás del 
orificio de entrada del aire llamado Bafle de aire, el que transmite la velocidad con 
la cual ingresa el aire como presión. Las presiones captadas por un computador 
central lo hacen a través de la transformación de presiones en señales o impulsos 
eléctricos. 
 
1.2.2 Orificios estáticos. 
Como su nombre lo indica, proporcionan la presión estática del aire libre en que se 
mueve el avión. Son unos orificios, protegidos por alguna rejilla o similar, que 
normalmente están situados en el fuselaje porque es donde sufren menos 
perturbaciones. Lo usual es que estas tomas sean dobles, una a cada lado del 
fuselaje. 
Salvo en aviones capaces de volar en zonas de muy baja temperatura, no 
necesitan de protección antihielo. Sin embargo, al igual que el tubo pitot, deben 
mantenerse libres de impurezas. 
 
1.2.3 Líneas de transmisión de presión 
Son las encargadas de llevar a los instrumentos las presiones obtenida por el tubo 
de pitot y por los orificios estáticos del flujo de aire que rodea al avión. Las 
presiones obtenidas por el tubo pitot son transmitidas en forma directa como se 
explicó anteriormente, y la característica principal para las líneas de transmisión 
estática es que se conectan en forma de “Y” en una sola, para compensar posibles 
desviaciones, especialmente en virajes, en que una toma recibe mayor presión 
estática que la otra. 
Con esta forma de conexión, se promedian las presiones cuando el avión efectúa 
dicha maniobra. 
 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
18 
1.2.4 Fuente alterna y de emergencia 
Algunas aeronaves poseen un sistema estático alterno en el caso de que fallen los 
sistemas normales o se obstruyan por el hielo. Los orificios estáticos alternos 
usualmente están ubicados en un punto de la estructura de la aeronave que no es 
susceptible a las condiciones de congelación. Normalmente existe una diferencia 
de presión entre los sistemas alternos y los primarios que pueden cambiar las 
indicaciones. 
Si este error no se encuentra reflejado en los respectivos manuales de vuelo, 
deberán considerarse las diferencias en las velocidades de crucero, descensos y 
especialmente en las configuraciones de aterrizaje. Debido al efecto causado por 
el flujo de aire sobre el avión, generalmente se presenta dentro de la cabina una 
presión inferior a la existente fuera de ésta. Por consiguiente, al hacer uso de la 
fuente alterna, casualmente ocurrirán en los instrumentos las siguientes 
diferencias: 
- Altímetro indicará una altitud mayor que la real. 
- Velocímetro indicará una velocidad ligeramente mayor que la real. 
- Variómetro indicará un ascenso momentáneo. 
Para aquellos aviones que no poseen una fuente estática alterna, existen medidas 
que se pueden tomar y la denominaremos Fuente Estática de Emergencia. 
Esta fuente deberá utilizarse, cuando han fallado la fuente de presión estática 
primaria y alterna. Se obtiene al romper el vidrio de cualquier instrumento asociado 
al sistema pitot estático. Cualquier instrumento del sistema pitot- estático puede 
alterarse para que suministre una fuente estática de emergencia. Seleccione un 
instrumento que no considere esencial para su vuelo. ¿Cuál deberá romper? El 
que la situación que se viva lo aconseje. Se recomienda no usar el variómetro, ya 
que este instrumento entrega su información con un retardo de 6 a 9 segundos, y 
transmitirá su retardo al resto de los instrumentos. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
19 
Aquellos aviones que cuentan con un sistema de presurización en la cabina, para 
utilizar esta fuente de emergencia, deben despresurizar primero para que así la 
cabina entregue una presión acorde a la altitud que se vuela. 
 
1.3 ERRORES DEL SISTEMA PITOT ESTATICO 
Las magnitudes de los errores aquí descritos están presentes dentro del sistema 
pitot estático de cualquier avión. Los detalles completos de un sistema en 
particular deben ser consultados en los respectivos manuales de vuelo. 
 
1.3.1 Error de instalación 
Es el resultado de sensaciones de presiones incorrectas causadas por el disturbio 
del flujo del aire (turbulencias) alrededor del tubo pitot y / o eventualmente de los 
orificios estáticos, siendo este error más notorio en los cambios de configuración 
de la aeronave: variando su magnitud, dependiendo del tipo de avión, la velocidad 
y ángulo de ataque. Se manifiesta en todos los instrumentos del sistema pitot 
estático, con la diferencia de que al variómetro lo afecta inicialmente pero 
posteriormente, estabiliza su indicación en la correcta. Este error se determina en 
los vuelos de prueba de fábrica y debe venir tabulado en el Manual de Vuelo del 
avión. 
Este error puede ser un valor positivo o negativo, que varía según: 
- Velocidad aérea 
- Ángulo de ataque 
- Peso de avión 
- Aceleración 
- Configuración del avión 
Puede ser clasificado en 2 tipos: 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
20 
a) FIJO: un valor común a un tipo de aeronave (el que puede ser determinado en 
las respectivas cartas de corrección de acuerdo a cada autoridad aeronautica). 
b) VARIABLE: efecto de la temperatura ambiente sobre la estructura, etc. La 
velocidad aérea, indicadores mach y altímetros son afectados por el error de 
instalación. 
 
1.3.2 Error reverso. 
Este error se debe a falsas captaciones de presión, debido a cambios bruscos de 
actitud en Pitch y Roll (es momentáneo). Cuando un avión se encuentra en la 
etapa de rotación para el despegue, los instrumentos pueden indicar un descenso 
temporal además de disminución de altitud y velocidad. Esto se debe al aumento 
de presión percibido por el sistema estático. Una forma de disminuir este error 
consiste en efectuar cambios de pitch suaves. 
Cuando se aplica potencia (colectivo) en un despegue en helicóptero, los 
instrumentos pueden indicar un momentáneo descenso y pérdida de altitud 
producto de un momentáneo aumento de presión percibido por el sistema estático. 
Este error se minimiza aplicando cambios de potencia suaves. 
 
1.3.3 Error de compresibilidad. 
Se debe a que la compresibilidad del aire en el tubo pitot, se hace mayor a medida 
que se acerca a la velocidad del sonido. Este error es significativo en aviones que 
vuelan sobre 200 kts. y sobre 10.000 pies de altitud. Afectará de igual forma a 
todos los aviones que vuelen a una misma V.A.E. y a una misma altitud de 
densidad. Afectará solamente a los velocímetros convencionales y no a los de 
V.A.V. ni a los Macómetros. 
Hay dos formas para corregir el error de compresibilidad: 
− Dependiendo del tipo de avión, esta corrección va a estar tabulada en el 
manual de la aeronave. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
21 
− También se puede corregir mediante el llamado factor “F”, que es una 
constante de error que se obtiene con velocidad y altitud, obteniéndose esta 
directamente del computador Dalton. 
 
 
 
1.3.4 Error de histéresis. 
La histéresis es resultado de la imperfecta elasticidad de las cápsulas aneroide y 
resortes que tienden a conservar una forma dada, aún cuando las fuerzas 
externas hayan cambiado. Está presente durante cambios rápidos de la altitud y 
de corta duración. La histéresis afecta a los altímetros de presión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1.3 
Correcciónpor error de compresibilidad 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
22 
CAPITULO 2 
VELOCIMETRO ANALOGICO 
 
Es un manómetro diferencial. Mide la diferencia entre la presión del aire que entra 
al tubo de Pitot y la presión estática. Una aguja presenta esta diferencia como 
velocidad aérea indicada. 
Es uno de los componentes del sistema pitot estatico, el cual tiene un sinnúmero 
de aplicaciones, tales como: 
- Indica la velocidad a la que el avión se desplaza a través de una masa de aire 
- Indica la velocidad de pérdida 
- Orienta a no sobrepasar la velocidad máxima de maniobra. 
- Indica las velocidades requeridas para tomar decisiones, (V1, VR, V2, etc) 
- Corregir una velocidad de aproximación incorrecta. 
También es uno de los instrumentos de vuelo esenciales para determinar la actitud 
longitudinal de la aeronave, cuando por alguna razón se vean forzados a volar con 
panel parcial. 
 
2.1 TIPOS DE VELOCIDADES 
2.1.1 Velocidad de aire Indicada (VAI) 
Es la velocidad indicada del instrumento (sin correcciones), y en ella se basan los 
constructores para determinar las performances de la aeronave: velocidad de 
despegue, ascenso, aproximación y aterrizaje son normalmente medidas en IAS. 
Esta disminuye con la altura, debido a que al disminuir la densidad del aire con la 
altitud, el número de partículas que impactan en el tubo pitot es menor, efecto que 
es más apreciable en aviones que operan a grandes altitudes. 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
23 
2.1.2Velocidad de aire Calibrada (V.A.C.) 
Es la velocidad aérea indicada corregida por error de instalación. A pesar de que 
los fabricantes intentan reducir estos errores al mínimo, es imposible eliminarlos 
totalmente. En todas las escalas de velocidades optan por la mejor calibración en 
aquellas en las cuales vuela el avión la mayor parte del tiempo: el rango de 
velocidades de crucero. Este error no es mayor de uno o dos nudos, y el piloto no 
comete un gran error considerando la CAS igual a la IAS. De hecho, los manuales 
suelen asumir que este error es cero. 
 
2.1.3 Velocidad de aire Equivalente (V.A.E.) 
Es la velocidad aérea calibrada, corregida por error de compresibilidad. Esta 
velocidad en ocasiones, viene tabulada en el Manual de la aeronave. Si no es así, 
se puede calcular mediante el factor F en el Computador Dalton. 
 
2.1.4 Velocidad de aire Verdadera (V.A.V.) 
Es la velocidad aérea equivalente, corregida por temperatura y altitud (Densidad 
del aire). Los sistemas estáticos Pitot son construidos teniendo en cuenta la 
densidad estándar del aire al nivel del mar. Sin embargo, al volar a una altitud 
distinta, la densidad también es distinta y por tanto la medición ya no es tan 
precisa. 
 
2.1.5 Significado de las marcas y colores en el velocímetro. 
Los anemómetros tienen señaladas algunas velocidades o márgenes de 
velocidades, con un código de colores cuyo significado el piloto debe conocer. 
 
 
 
FIGURA 2.1 Velocímetro analógico 
 
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24 
Línea roja 
VNE – (Velocity Never Exceed) – Velocidad que no debe sobrepasarse en ningún 
caso. 
 
Arco amarillo 
VNO – ( Velocity Normal Operating) – Velocidad máxima estructural de vuelo. 
Margen de precaución. 
El avión podría dañarse estructuralmente, en caso de encontrar ráfagas o 
urbulencias fuertes. En caso de estar éstas presentes, no es conveniente volar 
dentro de este arco. El arco amarillo tiene como límite superior la VNE e inferior la 
VNO. 
 
Arco verde 
VS1 – Margen normal de operación. Su límite superior es la VNO y el inferior la 
velocidad a la cual el avión entraría en pérdida en la condición de: peso máximo, 
flaps retraídos y sin motor. En este margen el avión no tendrá problemas 
estructurales en caso de vuelo en turbulencia moderada (rachas verticales de 
hasta 9 metros por segundo). 
 
Arco blanco 
VS0 – Normalmente conocida como velocidad de flaps VF. No aplicable para el 
caso del tipo de máquinas a las que está dirigido este manual. Margen normal de 
operación con los flaps extendidos. El límite inferior es la velocidad de pérdida en 
la situación de: peso máximo, flaps completamente extendidos, tren de aterrizaje 
fuera y sin motor. 
Estas marcas toman siempre como referencia las velocidades indicadas IAS.Por lo 
tanto, si un avión entra en pérdida por ejemplo a una velocidad de 90 km/h, lo hará 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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25 
siempre que aparezca esta velocidad indicada en el instrumento, cualquiera sea 
su altitud. Esto es así porque el sistema pitot se ve afectado por el mismo error de 
densidad que afecta al resto de fuerzas que son creadas en torno a la aeronave: 
sustentación, fuerzas estructurales, potencia desarrollada por el motor, etc. [4] 
 
2.1.5 Velocidad Terrestre 
Es la velocidad aérea verdadera corregida por viento. Es la velocidad con respecto 
al terreno y su valor es igual a la velocidad aérea verdadera (VAV / TAS) +/- la 
velocidad del viento. 
 
2.1.6 Numero MACH (M) 
Esta velocidad es la relación entre la velocidad aérea verdadera (VAV / TAS) y la 
velocidad del sonido. Se establece entonces que un avión volando a la velocidad 
del sonido, está volando con Mach 1. Conforme a esta unidad, podemos distinguir 
el siguiente rango de velocidades: 
− Velocidad subsónica: cuando es inferior a 0.75 Mach 
− Velocidad transónica: la comprendida entre 0.75 y 1.2 Mach 
− Velocidad supersónica: la comprendida entre 1.2 y 5.0 Mach 
 
2.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 
El velocímetro es el único instrumento de performance del S.P.E., conectado 
simultáneamente al tubo Pitot y a los orificios estáticos. De esto se desprende que 
el velocímetro, es un medidor de presión diferencial, vale decir, mide la diferencia 
entre la presión dinámica y la presión estática. 
 
Dentro de la caja hay un diafragma construido de bronce fósforo o de cobre de 
berilio, metales muy sensibles a los cambios de presión. Este diafragma, por un 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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26 
lado está unido firmemente a la tubería de presión de impacto y por el otro a una 
serie de palancas y engranajes, para terminar en la aguja indicadora (figura 2.1). 
La carátula puede estar graduada en escala numéricas logarítmicas, normalmente 
en millas por hora o nudos. 
 
 
 
La expansión del diafragma (aumento de la velocidad) se logra aumentando la 
presión de impacto, con la presión estática constante (aceleración de un avión en 
vuelo recto y nivelado), o bien disminuyendo la presión estática, manteniendo la 
presión del impacto constante (avión montado). 
 
La contracción del diafragma (disminución en la velocidad) se logra disminuyendo 
la presión de impacto, con la presión estática constante (desaceleración de un 
avión en vuelo recto y nivelado) o bien aumentando la presión estática 
manteniendo la presión de impacto constante (avión en descenso). Este principio 
es aplicable a todo tipo de velocímetros. [8] 
 
2.3 TEOREMA DE BERNOULLI 
 Flujos incompresibles y sin rozamiento. Estos flujos cumplen el llamado teorema 
de Bernoulli, enunciado por el matemático y científico suizo Daniel Bernoulli. El 
teorema afirma que la energía mecánica total de un flujo incompresible y no 
FIGURA 2.2 Partes del velocímetro 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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27 
viscoso (sin rozamiento) es constante a lo largo de una línea de corriente. Las 
líneas de corriente son líneas de flujo imaginarias que siempre son paralelas a la 
dirección del flujo en cada punto, y en el caso de flujo uniforme coinciden con la 
trayectoria de las partículas individuales de fluido. El teorema de Bernoulli implica 
una relación entre los efectos de lapresión, la velocidad y la gravedad, e indica 
que la velocidad aumenta cuando la presión disminuye. Este principio es 
importante para la medida de flujos, y también puede emplearse para predecir la 
fuerza de sustentación de un ala en vuelo. 
 Teorema de Bernoulli, principio físico que implica la disminución de la presión 
de un fluido (líquido o gas) en movimiento cuando aumenta su velocidad. Fue 
formulado en 1738 por el matemático y físico suizo Daniel Bernoulli, y 
anteriormente por Leonhard Euler. El teorema afirma que la energía total de un 
sistema de fluidos con flujo uniforme permanece constante a lo largo de la 
trayectoria de flujo. Puede demostrarse que, como consecuencia de ello, el 
aumento de velocidad del fluido debe verse compensado por una disminución de 
su presión. [2] 
 
 El teorema se aplica al flujo sobre superficies, como las alas de un avión o las 
hélices de un barco. Las alas están diseñadas para que obliguen al aire a fluir con 
mayor velocidad sobre la superficie superior que sobre la inferior, por lo que la 
presión sobre esta última es mayor que sobre la superior. Esta diferencia de 
presión proporciona la fuerza de sustentación que mantiene al avión en vuelo. Una 
hélice también es un plano aerodinámico, es decir, tiene forma de ala. En este 
caso, la diferencia de presión que se produce al girar la hélice proporciona el 
empuje que impulsa al barco. El teorema de Bernoulli también se emplea en las 
toberas, donde se acelera el flujo reduciendo el diámetro del tubo, con la 
consiguiente caída de presión. Asimismo se aplica en los caudalímetros de orificio, 
también llamados venturi, que miden la diferencia de presión entre el fluido a baja 
velocidad que pasa por un tubo de entrada y el fluido a alta velocidad que pasa 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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28 
por un orificio de menor diámetro, con lo que se determina la velocidad de flujo y, 
por tanto, el caudal. [3] 
Cuando una pelota se tira con efecto, su trayectoria se curva debido a las fuerzas 
que surgen al girar sobre sí misma (figura 2.3). La superficie rugosa arrastra el aire 
adyacente y lo hace girar. Esto crea una zona de alta presión en un lado y de baja 
presión en el otro; la diferencia de presiones hace que su trayectoria se curve. 
 
La siguiente ecuación conocida como "Ecuación de Bernoulli" (Trinomio de 
Bernoulli) consta de estos mismos términos. 
𝑉2𝜌
2
+ 𝑃 + 𝜌𝑔𝑧 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 
Dónde: 
 = velocidad del fluido en la sección considerada. 
 = densidad del fluido. 
 = presión a lo largo de la línea de corriente. 
 = aceleración gravitatoria 
 = altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia. [9] 
FIGURA 2.3 
http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_%28f%C3%ADsica%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_la_gravedad
http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad
http://es.wikipedia.org/wiki/Cota
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
29 
2.3 ERRORES DEL INSTRUMENTO 
2.3.1 Error de instalación 
Es el error residual después de la calibración del instrumento. Es un error pequeño 
y se publica en el manual de la aeronave en conjunto con el error de posición 
propio del sistema estático. Su corrección según tablas permite convertir la 
Velocidad Aérea Indicada en Velocidad Aérea Calibrada. 
 
2.3.2 Error de compresibilidad 
Es propio del Sistema Estático Pitot y no afecta significativamente las indicaciones 
del Velocímetro bajo 10.000 pies o bajo 200 nudos. Para valores mayores, se 
compensa según tablas, o puede estar incluido en la calibración del instrumento 
cuando éste es diseñado para altas velocidades o cuando depende de un control 
central de datos aéreos. Su corrección permite convertir la Velocidad Aérea 
Calibrada en Velocidad Aérea Equivalente. 
2.3.3 Error de densidad del aire 
No es propiamente un error, sino una característica del principio de 
funcionamiento. Sus causas ya se han expuesto ampliamente y su corrección se 
efectúa mediante el sistema incorporado al instrumento o mediante el computador 
de vuelo, Dalton o semejante. Esta corrección permite convertir Velocidad Aérea 
Calibrada o Equivalente en Velocidad Aérea Verdadera. 
 
2.4 INDICADORES DE VELOCIDAD AÉREA VERDADERA Y NÚMERO MACH. 
La VAV depende de la presión y de la temperatura, y su expresión matemática 
semejante permite que en el cociente entre ambos valores se elimine la 
temperatura, quedando éste sólo en función de la presión. 
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30 
Al aplicar estos conceptos al medidor de VAV ya explicado, con sólo sacar de éste 
el sensor de temperatura y ajustar las constantes de diseño para la nueva escala 
se tiene un Indicador de Número Mach. 
Dado que el Indicador Mach contiene como parte de él, el mecanismo del 
Velocímetro original, el nuevo instrumento se organiza de modo que este 
mecanismo mueve la aguja indicadora sobre la escala fija de velocidades 
indicadas y el sensor de presión mueve una segunda escala calibrada en números 
Mach sobre la cual actúa la misma aguja y a su vez contiene la marca constante 
del Número Mach crítico para el avión en uso. 
 
 
 
 
 
 
El principio de funcionamiento de los indicadores de Velocidad Aérea Verdadera 
es igual al velocímetro convencional, con la diferencia que agrega un bulbo 
aneroide (figura 2.5) que capta la densidad del aire (altura y temperatura). 
 
 
 
 
FIGURA 2.5 Bulbo aneroide 
 
FIGURA 2.4 Indicador Mach 
 
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31 
Al producirse un aumento en la altura o temperatura, es captado por este bulbo 
aneroide y provoca una expansión del diafragma y en forma inversa cuando capta 
una disminución de altura o temperatura, produce una contracción en el 
diafragma. 
El error de compresibilidad está considerado en este instrumento. En aquellos 
aviones que se usan C.A.D.C. se reduce casi a cero el error de instalación. 
NOTA: 
La velocidad del sonido está considerada con relación a la VAV de la aeronave. 
Ejemplo: Si un avión vuela a 300 kts. VAV siendo la velocidad del sonido 600 kts., 
el avión está volando a 0.5 MACH. 
 
2.5 OTROS TIPOS DE INDICADORES DE VELOCIDAD. 
2.5.1 Indicador de Velocidad Máxima Permisible 
Su propósito es indicar la velocidad aérea máxima permisible a cualquier altitud, 
de acuerdo al número MACH propio de cada avión. Este indicador incluye una 
aguja de máxima velocidad permisible, cuya indicación disminuye con la altitud 
(figura 2.5). Funciona por medio de un aneroide, que se agrega al indicador de 
velocidad corriente por medio de la aguja indicadora. 
 
 FIGURA 2.5 Indicador de velocidad máxima permisible 
 
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32 
2.5.2 Indicador de Velocidad MACH 
Es usado en el sistema de instrumentos de panel integrado y escala vertical. Para 
su funcionamiento emplea el principio de presión diferencial sin embargo estas 
informaciones son procesadas por un computador de datos aéreos y convertidas 
en señales eléctricas, las cuales gobiernan los indicadores. Unas banderas de 
avisos aparecen en la escala del AMI, toda vez que se produzcan fallas eléctricas 
del instrumento. [8] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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33 
CAPITULO 3 
VELOCÍMETRO DIGITAL 
3.1 pantalla principal de vuelo 
La pantalla principal de vuelo ofrece al piloto un mayor panorama al pilot5o sobre 
la situación de vuelo, mediante una pantalla táctil (figura 3.1) dicha pantalla 
sustituye el tradicional panel de instrumentos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El indicador de velocidad mide la presión diferencial, muestra ladiferencia entre la 
presión de impacto y la presión estática. Estas dos presiones serán iguales si la 
aeronave se encuentra en tierra. Cuando la aeronave se encuentra en movimiento 
dentro de la masa de aire, la presión en las líneas dl tubo pitot se hacen mayores 
que las presiones en las líneas de estática. Esta diferencia se presenta en el 
indicador de velocidad, representada en nudos, millas por hora o ambas. [1] 
El indicado de velocidad aerodinámica muestra la velocidad aérea por medio de 
una cinta en movimiento. También muestra la siguiente información. 
INDICADOR DE 
VELOCIDAD 
FIGURA 3.1 Pantalla principal de vuelo 
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34 
- Indicación de velocidad 
- Rangos de velocidad 
- Vector de tendencias de velocidad 
- Referencias de velocidad 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.1.1 Indicador de velocidad 
Las etiquetas numéricas y las marcas de graduación principales presentadas en la 
cinta en movimiento están marcadas en intervalos de 10 nudos, mientras que las 
marcas de graduación secundarias se indican a intervalos de 5 nudos. La 
velocidad actual se muestra dentro del puntero negro. El puntero permanece en 
negro hasta la velocidad nunca excedida (Vne), en ese momento se pone en rojo. 
 
3.1.2 Rangos de velocidad 
Una tira de velocidad de código de colores ( blanco, verde, amarillo y rojo) se 
encuentra en la cinta en movimiento. Los colores indican rangos de operación, 
REFERENCIA DE 
VELOCIDADES 
RANGOS DE VELOCIDAD 
VECTOR DE TENDENCIAS DE 
VELOCIDAD 
VELOCIDAD 
ACTUAL 
CAJA DE VELOCIDAD 
VERDADERA 
FIGURA 3.2 Indicador de velocidad 
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35 
operación normal, velocidad de flaps, velocidad máxima estructural y velocidad 
nunca excedida. 
 
3.1.3 Vector de tendencias de velocidad 
Esta línea vertical de color magenta se desliza hacia arrida y hacia debajo de la 
escala de de velocidad se encuentra a un costado de la codificación de colores. El 
extremo del vector de tendencia muestra la velocidad aproximada que se 
alcanzara en 6 segundos si la velocidad se mantiene. El vector de tendencia no se 
muestra si la velocidad es constante o si hay falla de algún sistema necesario para 
el cálculo de la velocidad. 
 
3.1.4 velocidades de referencia 
Las velocidades son programables con la tecla TMR/REF. Glide, Vr, Vx, y Vy son 
mostradas en la ventana de referencias. Cuando esta activada (ON) las 
velocidades se muestran en sus respectivas ubicaciones a la derecha de la escala 
de velocidades. 
 
3.1.4 Caja de velocidad verdadera 
La caja de velocidad verdadera se encuentra por debajo del indicador de velocidad 
y muestra la velocidad verdadera en nudos. [6] 
 
3.2 SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS 
El sistema de adquisición de datos es un equipo que nos permite tomar señales 
físicas del entorno o medio ambiente y convertirlas en datos que después 
podremos procesar y presentar. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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36 
En ocasiones el sistema de adquisición forma parte de un sistema de control y por 
lo tanto la información que recibe se procesa para obtener una serie de señales de 
control. 
El siguiente diagrama a bloques (figura 3.3) muestra de que está conformado un 
sistema de adquisición de datos. 
 
 
 
 
Los componentes principales que vemos en la figura 2.1 son estos: 
− Transductor. 
− Acondicionamiento de señal. 
− Convertidor analógico-digital. 
− Etapa de salida (interfaz lógica). 
 
3.2.1 Transductor 
El transductor es aplicado a dispositivos o combinación de dispositivos que 
convierten o transforman señales de una forma física a otra, como temperatura, 
FIGURA 3.3 Sistema de adquisición de 
datos 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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37 
presión, fuerza, distancia, movimiento, etc. En magnitudes eléctricas ya sean 
tenciones o corrientes DC. 
Mas específicamente, en sistemas de medición, un transductor es definido como 
un dispositivo que da una salida utilizable en respuesta a una medida especificada 
o calibrada. 
La medida es una cantidad física, propiedad o condición, la cual es medida y la 
salida es una cantidad eléctrica producida por el transductor. 
 
3.2.2 Acondicionamiento de señal 
Es la etapa encargada de filtrar y adaptar la señal proveniente del transductor a la 
entrada del convertidor analógico / digital. Esta adaptación suele ser doble y se 
encarga de: 
1) Adaptar el rango de salida del transductor al rango de entrada del 
convertidor (normalmente en tensión). 
 
2) Acoplar la impedancia de salida del transductor con la impedancia del 
convertidor. 
La adaptación de los rangos de entrada y salida del convertidor tiene como 
objetivo aprovechar el margen dinámico del convertidor, de modo que la máxima 
señal de entrada deberá coincidir con la máxima del convertidor. 
La adaptación de las impedancias es indispensable debido a que los transductores 
cuentan con una salida alta de impedancia, que normalmente no puede excitar la 
entrada de un convertidor. 
Algunas funciones básicas del acondicionador de señales son: 
− Acoplar la señal de entrada y salida: se debe acoplar eléctricamente la 
señal de entrada del transductor para evitar un efecto de carga en la señal 
de este. Esto resulta en valores reducidos de señal además de 
distorsionados. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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38 
 
− Amplificar la señal: en ocasiones los transductores tienen buena 
resolución de la señal de entrada, pero las señales eléctricas que llegan 
hacia el acondicionador pueden ser de muy pequeña amplitud por lo que 
es necesario amplificar la señal al nivel mas adecuado. 
 
− Filtrar la señal: la señal del transductor puede ser afectada por varios tipos 
de ruido (señales indeseadas de naturaleza eléctrica o térmica). 
 
En una etapa de acondicionamiento de señal se encuentran las siguientes etapas: 
amplificación, excitación, filtrado, multiplexado, aislamiento y linealización aunque 
no todas se encuentran siempre presentes. 
1) AMPLIFICACION: Para conseguir la mayor precisión posible la señal 
de entrada debe ser amplificada de modo que su máximo nivel coincida 
con su máxima tensión que el convertidor pueda leer. 
 
2) AISLAMIENTO: Se hace el aislamiento eléctrico entre el transductor y 
el ordenador, para dar protección al mismo de transitorios de alta 
tensión que puedan dañarlo. Otro motivo por el cual se utiliza el 
aislamiento es la de garantizar que las lecturas del convertidor no sean 
afectadas por diferencia de potencial de masa o por tensiones en modo 
común. 
 
3) MULTIPLEXADO: Es la conmutación de las entradas del convertidor. 
Esto significa que con un solo convertidor podemos medir los datos de 
diferentes canales de entrada. Puesto que el mismo convertidor puede 
procesar diferentes canales. 
4) FILTRADO: El objetivo del filtro es eliminar las señales no deseadas de 
la señal que estamos observando o que deseamos medir. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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39 
 
5) EXITACION: La etapa de acondicionamiento de señal a veces se 
genera excitación para algunos transductores, como por ejemplo las 
galgas extenso métricas necesitan de esta, bien por su constitución 
interna, o bien por la configuración en que es conectado. (las galgas se 
suelen conectar en puentes de Wheatstone). 
 
6) LINEALIZACION: Muchos transductores, como por ejemplo los 
termopares, se presenta una respuesta no lineal ante cambios lineales 
en los parámetros que se están siendo medidos. 
 
3.2.3 Convertidor analógico digital 
El convertidor analógico digital traduce la señal análoga eléctrica en una forma 
binaria que es adecuada para el procesamiento posterior de equipos digitales. 
Es unelemento indispensable en un sistema de adquisición de datos, 
generalmente suele ser el componente más costoso de todos los elementos, 
aunque su precio depende de la calidad de las prestaciones que se requieran, 
estas pueden ser: la exactitud, que depende de los errores que se produzcan y de 
la resolución (número de bits) y de la velocidad. 
El convertidor analógico digital A/D se caracteriza por tener una entrada análoga, 
una salida digital y varias señales de control y alimentación. (figura 3.4) 
 
FIGURA 3.4 Convertidor analógico digital 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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40 
 
Las señales de control más importantes son: SC (start conversión) y EOC (end of 
conversión). 
La SC es una entrada que requiere el circuito para que inicie la conversión con 
una duración de un determinado tiempo. 
La señal EOC le indica al microprocesador donde están entrando las señales 
digitales cuando ha terminado la conversión, por lo tanto es una señal de salida. 
A/D es un sistema que presenta en su salida una señal digital a partir de una señal 
analógica de entrada (normalmente tensión) realizando las funciones de 
cuantificación y codificación. 
− Cuantificación: es la división del rango continuo de entrada en una serie 
pasos, de modo que para valores infinitos de entrada la salida solo puede 
presentar una serie determinada de valores. 
 
− Codificación: es el paso por el cual la señal digital se presenta los datos 
en un determinado código binario, de modo que las etapas siguientes al 
convertidor puedan leer los datos de la manera mas adecuada. Este paso 
es importante ya que puede hacer que obtengamos datos erróneos, sobre 
todo cuando el sistema admite señales positivas y negativas con respecto 
a masa. 
 
3.3 ERRORES EN LOS CONVERTIDORES ANALOGICO/DIGITAL A/D. 
3.3.1 Error de offset 
Es la diferencia entre el punto nominal de offset (cero) y el punto real de offset. 
Concretamente, para un convertidor A/D este punto, es el punto central de todos 
aquellos valores de la entrada que nos da un cero en la salida digital del 
convertidor. Este error puede afectar los códigos de salida y puede ser 
compensado por un proceso de ajuste. (figura 3.5) 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
41 
 
 
3.3.2 Error de cuantificación 
Este error es debido a la división en escalones de la señal de entrada, de modo 
que para una serie de valores de entrada, la salida digital será siempre la misma. 
Este valor corresponde con el escalonado de la función de transferencia real frente 
a la ideal. 
 
3.3.3 Error de linealidad 
Es la manifestación de la desviación entre la curva de salida teórica y la real, de 
modo que para iguales incrementos en la entrada, la salida indica distintos 
incrementos. 
 
3.3.4 Error de apertura 
Este error se debe a la variación de la señal de entrada mientras se esta 
realizando la conversión. Para minimizar este tipo de error se utilizan los circuitos 
de muestreo y retención. Este error es importante ya que si no lo consideramos 
raramente se podrá medir adecuadamente señales alternas. 
Si no se considera un error que no afecte a la precisión total de la conversión la 
frecuencia máxima de muestreo deberá ser: 
FIGURA 3.5 Error de offset 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
42 
𝐹𝑎 =
1
𝑇𝑎 ∗ 𝜋 ∗ 2𝑛+1
 
Dónde: Ta es el tiempo de apertura del circuito de muestreo y retención o bien el 
tiempo total de conversión si el anterior no existe, y “n” es el numero de bits del 
convertidor. 
El circuito de muestreo y retención puede estar en ocasiones ya integrado dentro 
de la misma capsula del convertidor, lo que simplifica el diseño. 
 
3.4 ETAPA DE SALIDA (Interfaz lógica). 
La etapa de salida es el conjunto de elementos que permiten conectar el sistema 
de adquisición de datos con el resto del equipo, y puede ser desde una serie de 
buffers digitales incluidos en el circuito convertidor, hasta un interfaz RS 232, RS 
485 o Ethernet para conectar a un ordenador o estación de trabajo, en el caso de 
sistemas de adquisición de datos comerciales. (figura 3.6) [12] 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 3.6 Etapa de salida 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
43 
CAPITULO 4 
COMPUTADORA DE DATOS DE AIRE CENTRAL UTILIZADA EN LOS 
VELOCÍMETROS DIGITALES (C.A.D.C) 
4.1 Descripción 
Un sistema de datos de aire, utiliza el mismo Sistema Pitót-Estatico descrito, pero 
convierte la información recibida en señales eléctricas o códigos digitales. Por lo 
tanto, este sistema corrige los errores de instalación y de escala en las 
indicaciones de los instrumentos. Dependiendo del tipo de aeronave, a contar de 
la década de los 80, la gran mayoría de ellas poseía un sistema de este tipo. 
Por razones obvias, los aviones que utilizan el computador de datos aéreos 
(C.A.D.C.), no pueden utilizar el rompimiento de un instrumento como fuente 
estática de emergencia, ya que a los instrumentos sólo llegan impulsos eléctricos. 
Este sistema se puede utilizar para activar la presión diferencial de los 
instrumentos del vuelo y para proporcionar la información a numerosos sistemas 
del avión. Puede incorporar además las siguientes características: 
− Sistemas separados piloto/copiloto. 
− Autotest 
− Monitoreo interno de fallas. 
 
 
 
FIGURA 4.1 C.A.D.C. Procesa la información del sistema 
estático pitot y del sensor de temperatura del aire exterior. 
Proporciona. una presión de altitud, velocidad del aire y 
velocidad vertical. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
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44 
4.2 COMPONENTES 
4.2.1 Sensores 
Miden la presión ambiente alrededor de la aeronave. Todos los sistemas utilizan el 
tubo pitot, orificios estáticos, y sensor de temperatura. 
Los sistemas más complejos incorporan el uso de un sensor de ángulo de ataque 
(figura 4.2). 
 
 
 
 
 
 
4.2.2 Transductores 
Convierten la presión, la temperatura, y los ángulos en voltajes o pulsos digitales. 
La exactitud y el funcionamiento de los transductores gobiernan la eficacia total del 
sistema (figura 4.3). 
 
 
 
FIGURA 4.2 Sensor de ángulo de ataque 
FIGURA 4.3 Detección de presiones de un 
transductor 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
45 
4.2.3 Computador 
Puede ser diseñado para realizar múltiples funciones, como por ejemplo: 
•Calcular TAS, número mach, corregir la presión estática, y corregir la temperatura 
exterior. 
•Corregir señales a los transductores. 
•Presentación de la información. 
•Señales que proveen a las computadoras de navegación. 
•Controlar la presurización de la aeronave. 
 
4.3 SALIDAS DE DATOS DE AIRE 
Un sistema de datos complejo de aire puede proveer una gran cantidad de salidas, 
muchas de las cuales pueden ser variaciones electrónicas o mecánicas en el 
método de presentar un parámetro básico del vuelo (Ej. presión estática). 
Algunas de las salidas comunes son: 
−Altitud de presión. La presión estática detectada se corrige a la altitud de presión 
basada en la atmósfera estándar. 
−Velocidad Aérea. Puede ser presentado como velocidad aérea indicada o ser 
convertido en la velocidad aérea verdadera para el uso en la navegación inercial. 
−Densidad del aire. Computado según leyes elementales del gas y usado para los 
controles de motor. 
−Número Mach. Calculado de presiones pitot y estáticas. 
−Temperatura del aire. Corrige la fricción y la compresión del aire en el sensor de 
temperatura. 
−Ángulo de ataque. El ángulo de ataque verdadero es logrado corrigiendo el 
ángulo de ataque medido para una velocidad aérea. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
46 
−Índice del cambio de la altitud y de la velocidad. Puede ser calculado en la 
computadora. 
 
4.4 ERRORESINHERENTES DEL SISTEMA 
Los computadores de datos de aire centrales (CADC) presentan los siguientes 
errores: 
 
4.4.1 Error de posición. 
Este error varía con el tipo de avión y la configuración externa. Las pruebas de 
vuelo se conducen para trazar este error en una velocidad aérea, una altitud, y 
una curva de la configuración. El fabricante del computador diseña un mecanismo 
correctivo o un circuito eléctrico para corregir la señal eléctrica de la presión 
estática hacia los instrumentos. Esto da lugar a velocidad aérea calibrada, a la 
TAS real, a la altitud calibrada, y a indicaciones verdaderas del Mach en los 
instrumentos. Debido a que el tipo error es individual para cada aeronave, el 
CADC tiene que ser adaptado a cada tipo de aeronave. 
 
4.4.2 Error de escala. 
También llamado error del instrumento. El error de escala se asocia a un sistema 
particular de aneroide que varía con la altitud. Los aneroides individuales de un 
CADC en particular pueden presentar el error de la escala. Se diseña un 
mecanismo especial para corregir la señal de la altitud con el fin de reducir al 
mínimo los errores. [8] 
NOTA: 
La falla de ciertos componentes en los instrumentos que reciben información de un 
CADC puede dar lugar una información inválida sin una bandera o una luz de 
aviso. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
47 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 4.3 A.D.M. Existe además un modulo de configuración A.D.M (Air Data 
Module) con información particular sobre cada tipo de aeronave (Vmo, Mmo), 
correcciones de errores del sistema pitot-estatica márgenes y valores extremos. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
48 
CAPITULO 5 
MICROCONTROLADORES PARA VELOCÍMETRO DIGITAL 
5.1 Introducción. 
Los microcontoladores son computadores digitales integrados en un chip que 
cuentan con un microprocesador o unidad de procesamiento central (CPU), una 
memoria para almacenar el programa, una memoria para almacenar datos y 
puertos de entrada salida. A diferencia de los microprocesadores de propósito 
general, como los que se usan en los computadores PC, los microcontroladores 
son unidades autosuficientes y más económicas. 
 
El funcionamiento de los microcontroladores está determinado por el programa 
almacenado en su memoria. Este puede escribirse en distintos leguajes de 
programación. Además, la mayoría de los microcontroladores actuales pueden 
reprogramarse repetidas veces. 
 
Por las características mencionadas y su alta flexibilidad, los microcontroladores 
son ampliamente utilizados como el cerebro de una gran variedad de sistemas 
embebidos que controlan maquinas, componentes de sistemas complejos, como 
aplicaciones industriales de automatización y robótica, domótica, equipos médicos, 
sistemas aeroespaciales, e incluso dispositivos de la vida diaria como 
automóviles, hornos de microondas, teléfonos y televisores. 
 
Frecuentemente se emplea la notación μC o las siglas MCU (por microcontroller 
unit para referirse a los microcontroladores. De ahora en adelante, los 
microcontroladores serán referidos en este documento por μC. 
 
 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
49 
5.2 PROPOSITO DE LOS MICROCONTROLADORES 
El propósito fundamental de los microcontroladores es el de leer y ejecutar las 
instrucciones que el usuario le escribe, es por eso que la programación es una 
actividad primordial a la hora de diseñar circuitos. La programación de los 
microcontroladores simplifica el diseño de los circuitos electrónicos. Permite 
modularidad y flexibilidad ya que un mismo microcontrolador puede realizar 
diferentes tareas o funciones basta solamente cambiar o modificar el programa. 
 
5.3 ARQUITECTURA INTERNA DE UN MICROCONTROLADOR 
5.3.1 Arquitectura Von Neumann 
Se caracteriza por poseer una sola memoria principal, en esta se almacenan los 
datos e instrucciones de manera indistinta. El acceso a esta memoria se realiza a 
través de un sistema de buses único (dirección, datos y control). La unidad central 
de proceso (CPU), esta conectada a una memoria única donde se guardan las 
instrucciones y datos del programa. El tamaño de la unidad de datos o 
instrucciones está fijado por el ancho del bus que comunica la memoria con la 
CPU. Por lo tanto un microprocesador de 8 bits con un bus de 8 bits, tendrá que 
manejar datos e instrucciones de una o mas unidades de 8 bits de longitud. Si se 
tiene que acceder a una instrucción o dato de mas de un byte de longitud tendrá 
que realizar mas de un acceso a la memoria. El contar con un único bus hace que 
el microcontrolador sea mas lento en su respuesta, debido a que no puede buscar 
en memoria una nueva instrucción mientras no finalicen las transferencias de 
datos de la instrucción anterior. 
LIMITACIONES DE LA ARQUITECTURA VON NEUMANN 
1) Limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos que hace 
que el microcontrolador tenga que realizar varios accesos a memoria para 
buscar instrucciones complejas. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
50 
2) Las limitaciones de la velocidad de operación a causa del bus único para 
datos e instrucciones que no dejan de acceder simultáneamente a unos y 
otras, la cual impide superponer ambos tipos de acceso. 
 
 
 
 5.3.2 Arquitectura Harvard 
En la arquitectura Harvard la unidad central de proceso (CPU) está conectado a 
dos memorias, una con instrucciones y la otra con datos por medio de dos buses 
diferentes. 
Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa (memoria 
de programa), mientras que la otra memoria solo almacena datos (memoria de 
datos). Ambas memorias son independientes y pueden ser de distintos tamaños. 
Un procesador de set de instrucciones reducido o RISC ( reduced instrucción set 
computer), y el bus de memoria de programa pueden diseñarse de tal manera que 
todas las instrucciones tengan una sola posición de memoria de programa de 
longitud. 
Debido a que los buses son independientes, la CPU puede acceder a los datos 
para completar la ejecución de una instrucción y al mismo tiempo leer la 
instrucción que se desee ejecutar. 
 
FIGURA 5.1 Arquitectura Von Neumann 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
51 
5.3.3 Ventajas de la arquitectura harvard. 
1) El tamaño de las instrucciones no esta relacionado con el de los datos, por 
lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola 
posición de memoria del programa, teniendo así mayor velocidad y menor 
longitud del programa. 
2) El acceso a las instrucciones se pueden superponer con el de los datos 
obteniendo una mayor velocidad en cada operación. 
Una desventaja que tiene este tipo de arquitectura es que se tienen que poseer 
instrucciones especiales para tener acceso a tablas de valores constantes que 
puede ser necesario incluir en los programas ya que estas tablas se encontraran 
físicamente en la memoria del programa. 
 
 
 
5.4 PARTES DE UN MICROCONTROLADOR. 
5.4.1 Procesador 
Elemento principal de los microcontroladores, es el encargado de direccionar la 
memoria de instrucciones, recibir el código operacional de las instrucciones en 
curso, también se encarga de decodificar y ejecutar la operación que implica la 
instrucción, así como la búsqueda de los operadores y el almacenamiento de 
resultados. 
 
FIGURA 5.2 Arquitectura Harvard 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
52 
5.4.2 Memorias 
Las memorias tanto de datos e instrucciones en un microcontrolador se 
encuentran integradas en el propio chip. Una parte debe ser tipo ROM (memoria 
de solo lectura) esta memoria es destinada a contener el programa de 
instrucciones que gobiernala aplicación. 
Otra parte de la memoria es de tipo RAM (memoria de acceso aleatorio) es 
destinada a guardar variables y datos. 
En los microcontroladores solo se destina una tarea en la memoria ROM, aquí 
solo se almacena un único programa de trabajo. La memoria RAM en los 
microcontroladores es de poca capacidad pues solo debe contener las variables y 
los cambios de información que se produzcan durante el funcionamiento del 
programa. Por otro lado debido a que solo existe un programa activo, no se 
requiere guardar una copia del mismo en la RAM pues es ejecutado directamente 
desde la memora ROM. En los microcontroladores la capacidad de la memoria 
ROM se encuentra entre los 512 bytes y 8 k bytes mientras la capacidad de la 
memoria RAM está comprendida de entre los 20 y 512 bytes. 
 
5.4.3 Rom con mascara 
En este tipo de memoria el programa se graba en el chip durante el proceso de su 
fabricación mediante el uso de «máscaras». Los altos costes de diseño e 
instrumental sólo aconsejan usar este tipo de memoria cuando se precisan series 
muy grandes. 
 
5.4.4 EPROM. 
Los microcontroladores que cuentan con memoria EPROM (Erasable 
Programmable Read Only Memory) pueden ser programado y borrado muchas 
veces. Si se desea borrar el contenido se dispone de una ventana de cristal en su 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
53 
superficie por la que se somete la EPROM a rayos ultravioleta durante varios 
minutos. 
Una EPROM programada retiene sus datos durante diez o veinte años s epuede 
ser leído ilimitada mente. Para evitar el borrado accidental por la luz del sol la 
ventana de borrado debe permanecer cubierta. 
 
5.4.5 EEPROM 
Son las siglas Electrically Erasable Programmable Read-Only 
Memory (programable y de borrado electricamente), los microcontroladores con 
memoria EEPROM no disponen de ventana de cristal en la superficie. Una vez 
instalados en el circuito estos microcontroladores pueden programarse y borrarse 
cuantas veces se quiera sin ser retirados de dicho circuito. 
 
5.4.6 Flash 
Se trata de una memoria no volátil (los datos almacenados no se pierden aun si no 
se está energizado), de bajo consumo, que se puede escribir y borrar. Funciona 
como una ROM y una RAM pero consume menos y es más pequeña. A diferencia 
de la memoria ROM la memoria FLASH se puede programar en el circuito. Es más 
rápida y de mayor densidad que EEPROM. La alternativa FLASH está 
recomendada frente a la EEPROM cuando se precisa gran cantidad de memoria 
de programa no volátil, es más veloz y tolera más ciclos de escritura/borrado. 
 
5.4.7 CMOS 
Los parámetros de configuración de una computadora, como la capacidad de 
almacenamiento, la capacidad de memoria (RAM), y las configuraciones de la 
pantalla, también deben ser almacenadas de manera permanente. Esta 
información se almacena en la memoria CMOS ( Complementary Metal Oxide 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
54 
Semiconductor) semiconductor complementario de óxido de metal. El chip de la 
CMOS requiere muy poca energía eléctrica para mantener los datos. Puede 
alimentarse de energía con una pequeña batería en la tarjeta principal, o 
empacada con el chip. La batería mantiene los datos en la CMOS cuando la 
computadora está apagada. 
 
5.4.8 Puertas de entrada y salida (E/S) 
Estas permiten comunicar al procesador con el mundo exterior, a través de 
interfaces o con otros dispositivos. Estas puertas o puertos son la principal utilidad 
de los pines del microprocesador. Según los controladores de periféricos que 
tenga cada modelo de microcontrolador las líneas de E/S se destinan a 
proporcionar el soporte a las señales de entrada, salida y control. Estos están 
constituidos por líneas digitales de entrada/salida que trabajan entre 0 y 5 V. los 
puertos se pueden configurar como entradas para recibir datos o como salidas 
para gobernar dispositivos externos. 
 
5.4.9 Reloj principal 
Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una 
onda cuadrada de alta frecuencia, que utiliza como señal para sincronizar todas 
las operaciones del sistema. Dicha señal del reloj actúa como el motor del sistema 
y hace que el programa y los contadores avancen. Generalmente todos los 
componentes del reloj se encuentran integrados en el propio microcontrolador y 
tan solo se requieren unos pocos componentes externos como un cristal de cuarzo 
o una red RC oscilador con resistencia y condensador, para definir la resistencia 
de trabajo. 
Generalmente, el circuito del reloj está integrado en el microcontrolador y solo se 
requieres de unos pocos componentes exteriores para seleccionar y estabilizar la 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
55 
frecuencia de trabajo. Dichos componentes suelen constituir en un cristal de 
cuarzo junto a elementos pasivos o bien un resonador cerámico o una red R-C. 
Al aumentar la frecuencia del reloj el tiempo que tarda en ejecutar las funciones 
disminuye pero se incrementa el consumo de energía y se presenta un aumento 
de calor. 
 
5.5 DIFERENCIAS ENTRE UN MICROPROCESADOR Y UN 
MICROCONTROLADOR 
5.5.1 Microprocesador 
El microprocesador utiliza memorias RAM para almacenar los datos, memoria 
ROM para almacenar el programa, un circuito integrado para los puertos de 
entrada y salida y finalmente un decodificador de direcciones. 
 
5.5.2 Microcontrolador 
Un microcontrolador tienen en solo integrado la unidad de proceso, la memoria 
RAM, memoria ROM puertos de entrada y salida y otros periféricos en un solo 
circuito integrado que incluye todos los componentes de una computadora. 
Debido a su reducción de tamaño es posible montar el microcontrolador en el 
propio dispositivo al que opera. 
 
5.5.3 Ventajas de un microcontrolador frente al microprocesador 
La configuración mínima de un microprocesador esta constituida por: 
1) Micro de 40 pines. 
2) Memoria RAM de 28 pines. 
3) Memoria ROM de 28 pines. 
4) Decodificador de direcciones 18 pines. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
56 
 
 
Un microcontrolador incluye todos estos elementos en un solo circuito integrado. 
 
 
5.6 FAMILIA PIC Peripheral Interface Controller (controlador de interfaz 
periférico). 
Se divide en cuatro gamas, gama baja, media, alta y gama mejorada. Las 
principales diferencias de esta gama radica en el número de instrucciones y su 
longitud, el número de puertos y funciones, lo cual se refleja en el encapsulado, la 
FIGURA 5.3 Estructura de un 
microprocesador 
FIGURA 5.4 ESTRUCTURA DEL MICROCONTROLADOR. Todas las partes 
del procesador están contenidas en su interior y solo salen las líneas que 
gobiernan los periféricos. 
SIMULACIÓN DE UN VELOCÍMETRO DIGITAL 
DE APLICACIÓN EN AERONAVES PEQUEÑAS 
 
57 
complejidad interna y de programación así como también en el número de 
aplicaciones. 
Entre casi un centenar de fabricantes es muy complicado seleccionar el mejor. En 
realidad no existe, porque depende de cada aplicación con sus características 
específicas las que determinan el más conveniente. 
 
5.6.1 Características especiales 
Los principales recursos específicos que incorporan los microcontroladores son: 
1) Temporizadores o TIMERS. 
2) Perro guardián o WATCHDOG. 
3) Protección ante fallo de alimentación o BROWNOUT. 
4) Estado de reposo o de bajo consumo SLEEP MODE. 
5) Conversor A/D (analógico a digital). 
6) Conversor D/A (digital a analógico). 
7) Comparador analógico. 
8) Modulador de anchura de impulsos o PWM (PULSE WIDE MODULATION). 
9) Puertas E/S digitales. 
10) Puertas de comunicación. 
 
5.6.2 Temporizadores o timers 
Son utilizados para controlar periodos de tiempo y para llevar la cuenta de 
acontecimientos que pasan en el exterior. Para medir el tiempo se carga