Sistema de Telemetria para Vehículo Elétrico

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, 
TECNOLOGICO 
DE MONTERREY 
Campus Ciudad de México 
Escuela de Graduados en Ingeniería y Arquitectura 
Tesis 
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE 
TELEMETRÍA PARA UN VEHÍCULO ELÉCTRICO 
para la obtención del grado de 
Maestro en Ciencias con Especialidad en Sistemas de 
Manufactura 
Autor: 
Juan Pablo Angulo Jiménez 
TECNOLÓGICO 
DE MONTERREY 
Director: 
Sinodales: 
Dr. Pedro Ponce Cruz BIBLIOTECA 
Dr. Ricardo Fernández del us o y 
Dr. José Ramón Álvarez Bada 
Noviembre 2006 
1 
Resumen 
En el presente trabajo se describe el proceso de implementación de un sistema de 
telemetría para un vehículo eléctrico. La estructura del trabajo incluye una 
introducción a los temas que esta tesis abarca, mencionando la importancia de la 
telemetría en carreras de autos profesionales y también mencionando los 
aspectos atractivos de los vehículos eléctricos, así como del Campeonato 
Electratón México donde algunos vehículos eléctricos compiten. 
En este trabajo se realiza una descripción del vehículo al cual se le instaló 
el sistema de telemetría diseñado, con el objeto de mostrar cada uno de los 
sistemas que conforman el vehículo y la puesta a punto que dichos sistemas 
requieren. 
Para dotar de información válida, que justifique la puesta a punto del 
vehículo, se instalan sensores de diversos tipos en el mismo, el sistema envía los 
datos por radiofrecuencia a un equipo remoto, donde se visualizan y almacenan. 
Estos datos pueden ser analizados conforme arriban al equipo o una vez que 
termine la prueba. La selección de sensores y demás equipos es un tema delicado 
pues, si se eligen los elementos incorrectos, el desempeño y confiabilidad del 
proyecto se pueden ver comprometidos. 
La manera de visualizar los datos depende del software que se elija o 
desarrolle, se mencionarán aspectos importantes del software, la estructura de los 
datos transmitidos y la manipulación que el software hace a éstos para extraer 
información importante sobre el desempeño del vehículo. Algunas ideas 
innovadoras, como el "tanque de combustible virtual," serán explicadas. 
Los resultados obtenidos serán discutidos y de ellos se podrán obtener 
valores para la puesta a punto justificada del vehículo en cuestión. Los aspectos 
principales que se desean poner a punto son: la presión de los neumáticos, la 
relación de transmisión y la forma en la que el piloto maneja el vehículo. 
iii 
Objetivo 
El objetivo de esta Tesis es construir un sistema de telemetría para un vehículo 
eléctrico de carreras, el cual provea datos concretos sobre el comportamiento del 
vehículo y de esta forma asista en la puesta a punto de neumáticos, relación de 
transmisión y manejo. 
Para obtener buenos resultados en la puesta a punto de los autos eléctricos es 
importante encontrar los puntos de operación más eficientes, para así lograr 
velocidades más altas durante la carrera con la menor energía posible. El sistema 
de telemetría aquí diseñado tiene como objetivo proporcionar los datos necesarios 
para justificar ajustes tanto en la relación de transmisión, como en la presión de 
inflado de los neumáticos que conlleven a un mejor desempeño del vehículo. 
Estos datos deberán mostrarse de alguna manera a los integrantes de la 
escudería durante la carrera y también permanecer almacenados. De esta forma 
se podrá estudiar el desempeño del vehículo y del piloto durante y después de la 
carrera, asistiendo en la corrección de errores de manejo y en la formulación de 
estrategias. 
iv 
Contenido 
Dedicatoria ......................................................................................................... i 
Agradecimientos ............................................................................................... ii 
Resumen ........................................................................................................... iii 
Objetivo ............................................................................................................ iv 
Lista de Tablas ............................................................................................... viii 
Lista de Figuras ............................................................................................... ix 
Capítulo 1: lntroducción ................................................................................... 1 
1.1 La telemetría y las competencias de autos ........................................ 1 
1.1.1 Componentes de un Sistema de Telemetría ........................ 6 
1.2.1 Aplicaciones de la telemetría ................................................ 7 
1.2 El Campeonato Electratón México ................................................... 11 
1.2.1 Historia ............................................................................... 11 
1.3 El auto eléctrico ................................................................................ 13 
1.3.1 Historia ............................................................................... 13 
1.3.2 Partes que conforman a un auto eléctrico .......................... 14 
1.4 El sistema de telemetría para un auto electratón ............................. 18 
Capítulo 2: El vehículo de pruebas ............................................................... 19 
2.1 Chasis, dirección, freno y neumáticos .............................................. 19 
2.2 Sistema de Propulsión ..................................................................... 22 
2.2.1 Motor eléctrico .................................................................... 22 
2.2.2 Transmisión ........................................................................ 22 
2.3 Sistema Eléctrico ............................................................................. 23 
2.3.1 Baterías y cableado ............................................................ 23 
2.3.2 Controlador ......................................................................... 25 
2.4 Puesta a punto del vehículo ............................................................. 26 
2.4.1 Inflado de neumáticos ........................................................ 28 
2.4.2 Relación de transmisión ..................................................... 29 
2.4.3 Capacitación al piloto ......................................................... 30 
V 
vi 
Capítulo 3: Sensores y el sistema de telemetría .......................................... 32 
3.1 Descripción de sensores y periféricos .............................................. 32 
3.1.1 Sensor de corriente ............................................................ 33 
3.1.2 El convertidor analógico a digital. ....................... , ............... 36 
3.1.3 Sensor de aceleración ........................................................ 36 
3.1.4 Sensor de posición del volante ........................................... 38 
3.1.5 Audífono ............................................................................. 39 
3.1.6 Los modems inalámbricos .................................................. 40 
3.2 La unidad central de procesamiento ............................................... .44 
3.2.1 El microcontrolador BASIC Stamp 2p24 ............................. 46 
3.2.2 Conexión a los sensores y periféricos ................................ 48 
3.2.3 Integración de los sistemas ................................................ 49 
Capítulo 4: El panel de monitoreo ................................................................. 52 
4.1 El macro StampDAQ para Excel ...................................................... 53 
4.1.1 Factor de conversión para el sensor de corriente .............. 56 
4.1.2 Factor de conversión para el sensor de posición del 
Volante ........................................................................................ 56 
4.1.3 Factor de conversión para el sensor de aceleración .......... 58 
4.1.4 Aplicación de los factores de conversión para los datos 
dentrode Excel ........................................................................... 60 
4.1.5 Otras fórmulas para la conversión de datos dentro de 
Excel ........................................................................................... 61 
4.2 El visualizador de LabVIEW ............................................................. 63 
4.2.1 Algoritmo de funcionamiento .............................................. 64 
4.2.2 Panel de indicadores .......................................................... 69 
Capítulo 5: Resultados ................................................................................... 77 
5.1 Inflado de neumáticos ...................................................................... 77 
5.2 Relación de transmisión ................................................................... 86 
5.3 Capacitación al piloto ....................................................................... 88 
5.4 El tanque de combustible virtual ...................................................... 90 
vii 
Capítulo 6: Conclusiones ............................................................................... 92 
6.1 Comentarios sobre los resultados .................................................... 93 
6.2 Trabajo a futuro ................................................................................ 95 
Bibliografía ...................................................................................................... 97 
Bibliografía del Capítulo 1 ....................................................................... 97 
Bibliografía del Capítulo 11 ................................. . .................................... 98 
Bibliografía del Capítulo 11 ...................................................................... 99 
Bibliografía del Capítulo IV. .................................................................. 100 
Bibliografía del Capítulo V .......................................... .................. ........ 101 
Anexos ........................................................................................................... 102 
A. Reglamento de construcción y competencias Fórmula 
Electratón Experimental ............................................................ ....... .... 102 
B. Hoja de especificaciones del sensor ADXL202EB ........................... 112 
C. Hoja de especificaciones del sensor H970LCA ............................... 114 
D. Nota de aplicación para el sensor ADXL202EB .............................. 116 
E. Hoja de especificaciones del sensor ADXL202E ............................. 119 
F. Hoja de especificaciones del potenciómetro Spectrol. ..................... 130 
G. Estructura del microcontrolador BS2p24 ......................................... 134 
H. Tabla comparativa de microcontroladores Parallax ......................... 135 
l. Programa en PBASIC #1 .................................................................. 136 
J. Programa en PBASIC #2 ................................................................. 137 
K. Manual de usuario del módem Stamper .......................................... 138 
L. Especificaciones del motor Etek de Briggs & Stratton ..................... 140 
M. Manual de usuario del controlador de la serie Scoota de 4OD ....... 141 
N. Imágenes del módulo construido ..................................................... 157 
O. Programa desarrollado para LabVIEW ............................................ 161 
P. Código para el macro StampDAQ de Excel. .................................... 162 
Lista de Tablas 
3.1 Modelos disponibles de modems y sus fabricantes .................................... 41 
3.2 Características principales de los modems ................................. , ............... 42 
4.1 Valores de calibración para el acelerómetro ............................................... 58 
4.2 Gráficas de calibración para el acelerómetro .............................................. 59 
viii 
Lista de Figuras 
1.1 Conector para descarga de datos adquiridos en un auto F1.. .................. 3 
1.2 Módulo de transmisión de vídeo y datos .................................................. 4 
1.3 Datos de una sesión de telemetría en F1 ................................................. 5 
1 .4 Diagrama de un sistema de medición ...................................................... 6 
1.5 Diagrama de un sistema de telemetría ..................................................... 6 
1.6 Componentes del sistema ARMS ............................................................ 8 
1. 7 Distintas representaciones de datos enviados por el ARMS .................... 9 
1.8 Monitoreo vía página web de una estación de desvío en la estación 
Flinders, Melbourne, Australia ................................................................ 10 
1.9 Uno de los tantos vehículos eléctricos construidos a principio de siglo. 13 
1.1 O Diagrama de sistemas que componen un vehículo de combustión 
interna .................................................................................................... 15 
1.11 Diagrama de sistemas que componen un vehículo eléctrico ................. 16 
1.12 Componentes básicos de un vehículo eléctrico ..................................... 16 
2.1 Tabla con pruebas de descarga para baterías de distinta capacidad .... 24 
2.2 Diagrama de componentes del sistema eléctrico del vehículo ............... 26 
2.3 Curva de operación a 24 V para el motor Etek de Briggs & Stratton ..... 28 
3.1 La dona medidora de corriente directa Veris H970LCA ......................... 35 
3.2 Salida linear u ni-polar del sensor Veris H970LCA ................................. 35 
3.3 Tabla de valores para el sensor de corriente y el ADC .......................... 36 
3.4 El potenciómetro Spectrol y su conexión al poste de dirección mediante 
banda dentada ....................................................................................... 38 
IX 
X 
3.5 El potenciómetro Spectrol Wirewound de 1 O kühms y 3 vueltas ........... 38 
3.6 El conector tipo plug hembra para el audífono ...................................... .40 
3. 7 Los modems inalámbricos Super Screamer de ElectroWave lnc ........... 43 
3.8 El microcontrolador BASIC Stamp 2p24 del fabricante Parallax ............ 46 
3.9 Esquema interno del BASIC Stamp 2p24 .............................................. 47 
3.1 O Ubicación física de la unidad central de procesamiento que contiene al 
acelerómetro .......................................................................................... 48 
3.11 El módem móvil montado sobre el Rol/ Bar del vehículo Electratón ...... 48 
3.12 Diagrama de conexión entre componentes y flujo de datos ................... 49 
3.13 Algoritmo de operación del sistema a bordo del vehículo ...................... 50 
4.1 El macro StampDAQ para Excel, por Martin Hebel. ............................... 54 
4.2 Gráficas de los datos adquiridos en Excel ............................................. 55 
4.3 Valores de calibración para el acelerómetro .......................................... 58 
4.4· Gráficas de calibración para el acelerómetro (a y b ............................... 59 
4.5 El macro StampDAQ mostrando valores con unidades reales ............... 60 
4.6 Datos promediados con Excel. ............................................................... 61 
4.7 Vista del programa elaborado en LabVIEW desde el panel de 
programación ......................................................................................... 64 
4.8 El botón de "Alto" en el programa LabVIEW y una cadena de datos 
completa ................................................................................................. 66 
4.9 Detalle del programa en LabVIEW ......................................................... 67 
4.10 Detalle del programa en LabVIEW ......................................................... 68 
4.11 Detalle del programaen LabVIEW ......................................................... 69 
4.12 El panel de indicadores desarrollado en LabVIEW ................................ 70 
XI 
4.13 Gráfica producida en el panel de indicadores de LabVIEW con los valores 
de aceleración lateral y aceleración longitudinal .................................... 71 
4.14 Indicador de corriente promedio ....................................... .. .................... 72 
4.15 Tanque de combustible virtual ............................................................... 73 
4.16 El programa entero en LabVIEW ........................................................... 75 
5.1 Prueba a 11 psi ...................................................................................... 78 
5.2 Prueba a 12 psi ...................................................................................... 79 
5.3 Prueba a 13 psi ...................................................................................... 79 
5.4 Prueba a 14 psi ...................................................................................... 80 
5.5 Prueba a 15 psi .............................. .. ...................................................... 80 
5.6 Prueba a 16 psi ...................................................................................... 81 
5.7 Pruebaa17psi ...................................................................................... 81 
5. 7b Prueba a 18 psi ..................................................................................... 82 
5.8 Gráfica resultado de las pruebas de presión de neumáticos vs. 
Aceleración lateral ................................................................................. 82 
5.9 Análisis de datos y secuencia de imágenes durante un trompo ............. 85 
5.1 O Tablas de corriente promedio para dos relaciones de transmisión ........ 87 
5.11 Tres vueltas al kartódromo Grand Prix con la relación 11 :25 ................. 88 
5.12 Tres vueltas al kartódromo Grand Prix con la relación 11 :28 ................. 88 
5.13 Resultados de una sesión de práctica con el sistema de retroalimentación 
auditivo y mediador ......................................................... ....................... 89 
5.14 Tabla de datos obtenidos por el tanque de combustible virtual .............. 90 
Capítulo 1. Introducción 
1 .1 La telemetría y las competencias de autos 
Muchos disfrutamos de las carreras de autos por televisión y hemos sido 
participes de los avances tecnológicos con los cuales el deporte del 
automovilismo se ha visto mejorado. Hoy en día una transmisión de este 
espectáculo viene siempre acompañada de varias tomas a bordo de los 
vehículos y sobre las cuales se superponen algunos datos como la velocidad y 
las revoluciones del motor, muy frecuentemente escucharemos a los 
comentaristas referirse a estos datos como "la telemetría" y es a través de estas 
tomas y datos superpuestos en el televisor que nos transportamos al interior del 
vehículo, nos sentimos parte de la carrera y disfrutamos del espectáculo. Lo 
anterior es muestra de los avances tecnológicos que se han logrado desarrollar 
en este deporte. Por lo general, los sistemas de telemetría son empleados para 
realizar pruebas en vehículos tales como autos, aviones y misiles [1], la 
telemetría no se desarrolló en principio para mejorar la experiencia del 
televidente, sino como una herramienta de vital importancia para la escudería. 
Cuando las carreras de autos comenzaron a proliferar, las escuderías 
estaban meramente constituidas por mecánicos; hoy en día encontramos a 
varios programadores, ingenieros en telecomunicaciones, ingenieros en control e 
ingenieros en electrónica, entre otros, todos trabajando con una misma meta: 
hacer que el auto gane la competencia. Es por esto que se dice que el empleo 
de la telemetría ha reemplazado muchos de los conocimientos empíricos del 
"arte" de las carreras de autos, por conocimientos científicos [2]. 
Pero, ¿qué es la telemetría y por qué es tan importante para un equipo? 
"La Telemetría es la transferencia de datos de una localidad a otra, la cual, 
usualmente, se lleva a cabo mediante señales de radio." [2] Michael Schumacher 
nos dice: "la telemetría nos da la oportunidad de utilizar estos dispositivos 
2 
mecánicos [refiriéndose a los autos de carreras] de forma más productiva" [3]. Y 
es que si consideramos la complejidad de un auto de alto desempeño como los 
empleados en carreras de Fórmula 1, entenderemos que existen muchas 
variables así como márgenes de operación dentro de los cuales deben de operar 
todos los sistemas, en caso de que se sobrepase uno o más de estos márgenes, 
es posible que disminuya el desempeño del auto o que una falla ocurra. Es por 
esto que en los autos de competencia modernos se encuentran gran cantidad de 
sensores que monitorean diversos puntos, para así informar sobre el estado de 
cada uno de los sistemas que lo conforman. Todos estos datos son de suma 
importancia para el piloto, sin embargo, tienen que hacerse llegar a un equipo de 
especialistas que pueda analizarlos, pues el piloto se encuentra ocupado con la 
conducción del vehículo. 
Antes de la telemetría se desarrolló la "adquisición de datos", la cual 
consiste en hacer llegar las mediciones a un dispositivo que viaja a bordo y que 
guarda los datos en una memoria, para más tarde ser recuperados por los 
ingenieros de la escudería. Este sistema es menos complejo pues no involucra 
el envío de las señales a una locación remota, como lo hace la telemetría, pero 
se sigue empleando en la actualidad para almacenar los datos que no son 
vitales para la escudería durante la carrera. Al finalizar las prácticas o sesiones 
de calificación, los ingenieros y el piloto revisan la información capturada, en los 
datos puede observarse con detalle las velocidades alcanzadas en el recorrido, 
los puntos donde el piloto aplica los frenos, la cantidad de viraje que se aplica en 
el volante, la posición del pedal del acelerador, etc. Esta información sirve de 
referencia al comparar ajustes diferentes en componentes del auto e inclusive 
para comparar el desempeño de los pilotos de la escudería y así determinar los 
puntos clave en que un piloto presenta un mejor desempeño que otro [2]. 
3 
Figura 1.1 Conector para descarga de datos adquiridos en un auto F1. 
"Todo movimiento en el volante, pedal acelerador y pedal de freno, así 
como todo ajuste que el piloto realiza al balance de los frenos, mezcla de 
combustible y otros parámetros modificables son cuantificados por sensores 
abordo. De igual manera lo son datos de muchos otros elementos, por ejemplo: 
temperaturas de cada freno, tasa de desgaste, movimientos de la suspensión, 
consumo de combustible, revoluciones del motor, temperatura y presión del 
aceite. Parte de esta información es almacenada en un sistema de adquisición 
de datos interno, y la información aquí almacenada se descarga cada vez que el 
auto entra a pits, por otra parte, la información más importante es enviada 
instantáneamente al equipo mediante la telemetría" [4]. 
Los datos que se transmiten pueden variar en función de las necesidades 
de la escudería, ya sea que se trate de una práctica, calificación o la carrera en 
sí. Una vez que el auto entra a pits después de una prueba, los ingenieros 
realizarán ajustes al auto, los cuales se originan por la retroalimentación verbal 
del piloto y estudiando los datos adquiridos. En ocasiones el piloto culpará a los 
ingenieros por el mal comportamiento del auto, cuando en realidad se trata de un 
error del piloto, "uno puede darse cuenta de esto cuando estudia la telemetría, 
en ella se muestra el control del acelerador, la suavidad en el manejo, el uso de 
los frenos, etc." [3]. 
En Fórmula Uno, aún antes de la carrera, los pilotos e ingenieros de pista 
dependen considerablemente de la adquisición de datos y la telemetría; ambas 
4 
representanuna herramienta que les ayuda en la puesta a punto de los autos y 
en el mejoramiento de su desempeño. Los sensores no sólo recavan información 
del auto, sino que también de los signos vitales del piloto y otros datos a lo largo 
del recorrido de la pista [2]. 
Figura 1.2 Módulo de transmisión de vídeo y datos [4]. 
Como se viene mencionando, la telemetría emplea dispositivos de 
radiofrecuencia para el envío y almacenamiento de datos importantes sobre el 
desempeño del motor, temperatura de componentes y fluidos, así como 
consumo de combustible. Algunas escuderías han comenzado a monitorear 
también los signos vitales de sus pilotos, en particular su ritmo cardiaco para 
determinar las relaciones entre los signos vitales y el esfuerzo psicofísico que 
implica competir [5]. En situaciones extremas, la información entregada por la 
telemetría permitirá al equipo anticiparse a fallas, y si es necesario, indicará al 
piloto que apague su motor para evitar que éste sufra daños considerables. La 
información sobre el consumo de combustible es también utilizada por el equipo 
de ingenieros para informarle al piloto cuándo entrar a pits y cuándo no. Por 
estas razones la telemetría es también considerada una herramienta vital en 
cuanto a tácticas de competencia se refiere [2]. 
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Figura 1.3 Datos de una sesión de telemetría en F1: se relaciona un 
electrocardiograma con la posición del volante, la velocidad, la aceleración 
longitudinal y transversal [6]. 
5 
Las mejoras en puestas a punto de los autos, prevención de fallas 
mayores y planeación de tácticas que la telemetría y la adquisición de datos 
proveen, las convierten en herramientas vitales para las escuderías de Fórmula 
1 y en sí, para cualquier otra categoría en donde los recursos económicos de la 
escudería y el reglamento las permitan. En esta tesis se diseñará un sistema de 
telemetría eil torno a la categoría Fórmula Experimental Electratón México, 
buscando obtener de dicho sistema mejoras similares para la escudería. A 
continuación se hablará, sin abundar en el tema, sobre la telemetría y se 
mencionarán algunas aplicaciones de la telemetría para poner en claro la vital 
importancia que desarrolla en varios ámbitos. 
6 
1.1.1 Componentes de un Sistema de Telemetría 
La telemetría fue el resultado consiguiente de la evolución de los sistemas de 
medición y de adquisición de datos. Anteriormente se median los datos y se 
almacenaban mediante mecanismos rudimentarios, los cuales fueron 
desarrollándose poco a poco hasta llegar a sistemas modernos con 
almacenamiento electrónico de gran capacidad como lo son las cajas negras de 
los aviones tanto comerciales como militares. Los componentes básicos de un 
sistema de medición son ilustrados en la figura 1.4. 
Cantidad 
física a ser 
medida 
r-:--7 Sen31 
~ ~ fos'-~~ 
Unidad de 
Acondicionamiento 
de señal 
Señal 
MO(Mcocta Indicador o 
Unidad de 
grabación 
~ Salida leida 
, ~-:-..:· por el usuario 
Figura 1.4 Diagrama de un sistema de medición[?]. 
Para convertir un sistema de adquisición de datos como el que se 
muestra, en un sistema de telemetría, es necesario que los datos sean enviados 
a distancia desde el lugar donde fueron adquiridos. Un sistema de telemetría 
básico se representa en la figura 1.5. Más información sobre telemetría y sus 
aplicaciones puede encontrarse en la referencia [8]. 
Cantidad BSeñal ! Unidad de 
fisica a ser - Sensor ~! Acondicion_amienlo 
medida I de señal 
Señal de 
Señal Radio-
Modificada __.i --
11111
rrecuencia B 
~ ! Transmisor .--~,._ Receptor .. 
,;-__,__--
Indicador o 
Unidad de 
grabación 
Figura 1. 5 Diagrama de un sistema de telemetría [7]. 
~ Salida leida 
· " · por el usuario 
Ya se han mencionado algunas de las variables a medir dentro de un auto 
de carreras, ahora bien, es necesario explicar que dichas variables requieren de 
un sensor para poder conocer su valor, de aquí el primer bloque del diagrama. 
La señal que nos genere el sensor será a continuación acondicionada, lo que 
significa que será modificada de su forma original a una forma más entendible. 
En caso de ser una señal eléctrica, tal vez requiera ser amplificada, o tal vez 
7 
requiera ser convertida de su valor en corriente a un valor en voltaje, o de una 
serie de pulsos a un voltaje que pueda operar un dispositivo de medición; 
incluso, si se va a almacenar o a transmitir esa señal de forma digital, será 
necesario convertirla de su estado analógico al digital por .medio de un 
convertidor. Una vez acondicionada la señal será posible transmitirla por algún 
medio (generalmente se emplea la radiofrecuencia) hasta el lugar donde se 
desea emplear, donde mediante un receptor y una serie de indicadores, 
grabadoras o dispositivos diversos (gráficas en computadora, animaciones, 
representaciones gráficas, etc.) se podrá observar e interpretar la señal. 
1.1.2 Aplicaciones de la telemetría 
Varias aplicaciones importantes se le han dado a la telemetría en distintas áreas 
de estudio, algunas de las que se mencionarán a continuación se encuentran 
relacionadas con aplicaciones en automóviles, aunque también se mencionarán 
aplicaciones de otros tipos. 
En la actualidad existe la tendencia de incorporar sistemas de control de 
estabilidad, control de trayectoria, control de potencia, frenos anti-bloqueo, etc. 
para mejorar el comportamiento y respuesta en un vehículo. Un factor importante 
a considerar en todo momento es el estado de las llantas, para esto las "llanta 
inteligentes" proveen de un constante flujo de datos tanto mecánicos como 
térmicos a la computadora de vehículo. Sensores de temperatura, presión, 
desgaste del dibujo, etc. son acoplados a la rueda, éstos recogen datos que son 
acondicionados y enviados por radiofrecuencia a un receptor dentro del vehículo 
donde la información se procesa y se emplea tanto para determinar parámetros 
de comportamiento del vehículo, como para advertir al conductor sobre el estado 
del vehículo. Muy pronto también serán capaces de enviar datos sobre el 
coeficiente de fricción entre la llanta y el suelo, el cual cambia según las 
condiciones climáticas y otros factores, para que así la computadora pueda 
determinar la mejor forma de acelerar, frenar y virar [9]. 
8 
En algunos países se emplea la telemetría día a día para verificar el 
estado de las vías de trenes de alta velocidad (125 MPH). Las regulaciones de 
seguridad exigen inspecciones rigurosas a las vías de ferrocarril y a los trenes. 
En el caso específico del tren de alto desempeño Acela, que comenzó a operar 
en los E.E.U.U. en el año 2000 a cargo de la empresa Amtrak, se instaló un 
sistema llamado Sistema de Monitoreo de Viaje Autónomo, o ARMS por sus 
siglas en inglés (Autonomous Ride Monitoring System), cuyo diagrama 
conceptual se muestra a continuación: 
r 
/ .. ,/~ _-
~ ,7 -.. 
.. . --~~í'Ji_?_o_r C:~~t~~I __ ~.,.. . Comunicación 
r-·- ---· -- ··¡ 
¡Comunicaciones¡ 
• 
Inalámbrica 
................... ·····-- .................. . 
[ Ubicación GPS i 
• [ Base de Datos 1 • 
! Reportes 
: ¡comunicaciones;• l ___ Procesador _ _J 
L___ _____ -... -... - ... • ... • Unidad Abordo Sensores 
\'-\ Intranet/ Internet 
"1/ 
Correo-e/ Buscapersonas 
Figura 1.6 Componentes del sistema ARMS {10]. 
El sistema realiza un continuo monitoreo de los movimientos en los 
distintos carros que conforman al tren así como aceleraciones repentinas y 
complementa estos datos con información de ubicación y tiempo provistas por 
un Sistema de Posicionamiento Global (GPS), luego se envían los datos a la 
Estación Central de Procesamiento mediante un enlace inalámbrico. Una vez 
procesados los datos, el sistema envíacorreos electrónicos y mensajes de texto 
a los oficiales designados por Amtrak para inspeccionar las vías en los lugares 
9 
donde el sistema indica valores fuera de rango [1 O]. El sistema permite además 
acceder datos desde Internet o Intranet y visualizarlos a modo de gráfica o 
mediante un mapa que muestra datos interpretados con la ayuda de cartografía 
y otros tipos de indicadores. 
Figura 1. 7 Distintas representaciones de datos enviados por el ARMS [1 O]. 
Otra aplicación de la telemetría dentro de la industria ferroviaria es la de 
monitorear las estaciones de desvío, en este caso el sistema monitorea datos 
relacionados con la operación de una estación de desvío y complementa con la 
fecha y hora en que sucedieron eventos tales como la apertura de la cubierta, la 
inserción o remoción de la palanca para desvío manual, pérdida de energía 
eléctrica y el paso de un tren. Todos estos datos son transmitidos vía una red 
tipo Ethernet, y· pueden accederse mediante una conexión a Internet [11 ]. La 
presentación de datos al usuario incluye datos numéricos y gráficas. 
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10 
Figura 1. 8 Monitoreo vía página web de una estación de desvío en la estación 
Flinders, Melbourne, Australia [1 O]. 
Finalmente otra de las aplicaciones es el empleo de telemetría y la 
adquisición de datos para conocer y caracterizar el comportamiento y las 
costumbres de animales de varios tipos como mamíferos, peces, anfibios, etc. 
Para estos casos, pequeños sistemas equipados con sensores, 
acondicionadores de señal, memorias, baterías y transmisores, son atados a un 
animal para permanecer capturando información tanto del animal mismo, como 
de sus alrededores. La información es recuperada ya sea vía antenas receptoras 
en el caso de los sistemas de telemetría, o mediante un cable que baja los datos 
almacenados una vez que se recaptura al animal, o se localiza un dispositivo de 
adquisición de datos que se desprendió [12]. 
Una vez que se han mencionado las principales características de la 
telemetría, procedamos a entender el tipo de competencia para el cual 
deseamos construir un dispositivo de telemetría. 
11 
1.2 El Campeonato Electratón México 
La Fórmula Experimental Electratón es una competencia que se realiza en 
México cuyo propósito es el de formar en nuestro país una base de recursos 
humanos que, mediante la experiencia práctica, conozcan la tecnología de los 
vehículos eléctricos. Esta competencia consiste en un serial de 7 carreras, los 
vehículos que compiten en los campeonatos Electratón México pertenecen a la 
Fórmula Electratón Experimental (F/Ex), categoría que se define como el 
vehículo eléctrico en su mínima expresión. Con la categoría F/Ex se busca 
demostrar que la tecnología básica involucrada en un vehículo eléctrico es, pese 
a lo que se cree, realmente sencilla [13]. 
1.2.1 Historia 
En 1978, la Asociación de Vehículos Eléctricos de Inglaterra inició una 
competencia cuyo objetivo era estimular que la gente construyese sus propios 
vehículos, por lo cual se creó una categoría sencilla y no costosa. Este primer 
Electratón fue llamado "The Lucas Electric Vehicle Endurance Run". 
El presidente de la Asociación de Vehículos Eléctricos de Australia presenció 
este evento y en 1980 organizó uno similar en su país. Para 1983 aerodinámicos 
vehículos alcanzaban velocidades de 80 km/hr y recorrían Australia de Norte a 
Sur a lo largo de 3,000 km. 
En 1990 se introdujo la categoría Electratón en California, Estados 
Unidos, siendo las principales organizaciones promotoras NERA (New 
Electrathon Racíng Assocíation) y CAR (C/ean Aír Reviva/). La "Copa Electratón 
1990" desencadenó creciente entusiasmo, multiplicación de vehículos y 
subsecuentes carreras. Más adelante se creó un proyecto ingenieril de 
Electratón para colegios de nivel bachillerato. 
Además de la categoría "Fórmula Electratón" conformada por el 
reglamento desarrollado en Australia, se creó una nueva categoría, "Fórmula 
12 
Electratón Experimental", cuya mayor apertura propicia audaces innovaciones 
en el diseño y mejoras en el desempeño de los vehículos. En 1993, simultáneo 
al proyecto del Primer Auto Solar de carreras Mexicano, Fórmula Sol comienza a 
promover Electratón México [13]. 
En esta competencia que se realiza en nuestro país por décimo segundo 
año consecutivo (2006) se observan todo tipo de diseños experimentales, los 
cuales compiten con el propósito de recorrer el mayor número de vueltas en un 
lapso de 60 minutos. Los autos son construidos por estudiantes o por 
profesionistas empleando los materiales que están a su alcance. Existe un 
reglamento detallado (Anexo A) el cual rige aspectos de construcción, seguridad, 
operación, etc. y del cual se puede extraer que los autos podrán impulsarse con 
un motor eléctrico de cualquier tipo, donde la única limitante son las baterías, las 
cuales deberán de ser de plomo-ácido sin modificar y cuyo peso no deberá 
sobrepasar los 40 kg, el auto deberá correr con las mismas baterías durante la 
duración de la carrera [14]. Otros puntos en el reglamento hablan sobre otras 
posibles fuentes de energía, materiales de construcción permitidos, pruebas a 
las cuales deberá ser sujeto el auto para poder competir, etc. 
A diferencia de otras competencias, los autos que compiten en este 
campeonato son muy distintos entre sí, algunos de tres ruedas, otros con cuatro, 
unos con tracción delantera y otros trasera, etc. Sin embargo todos estos autos 
deben de ser ajustados para lograr un máximo desempeño. La información que 
se pueda recaudar sobre el comportamiento del auto será la clave para dicha 
puesta a punto, esta información es normalmente proporcionada por el piloto y 
por observadores externos de forma verbal, en algunos casos se cuenta con 
instrumentación a bordo la cual proporciona al piloto información importante que 
más tarde comunicará a su equipo también de forma verbal. Hasta la fecha en 
que se construyó el sistema objeto de esta tesis, no se tiene registro de que 
algún equipo cuente con un sistema de adquisición de datos o un sistema de 
telemetría que opere. Existen algunos prototipos de sistemas de adquisición de 
13 
datos, sin embargo no se ha dado a conocer públicamente que alguno de ellos 
funcione adecuadamente. 
Antes de hablar de los beneficios que un sistema de telen:ietría traería a 
un equipo de la categoría mencionada, hablemos un poco sobre los autos 
eléctricos y sus características principales. 
1.3 El auto eléctrico 
1.3.1 Historia 
El primer auto eléctrico se construyó en Escocia en 1834 [13]. Las carreras de 
vehículos eléctricos se iniciaron en 1889, y en 1899 el auto eléctrico "La Jamais 
Contente" fue el primer vehículo en rebasar la velocidad de 100 km/hr. 
e 
ELECTRIC VEHICLE 
Figura 1.9 Uno de los tantos vehículos eléctricos construidos a principio de siglo 
[15]. 
Al finalizar el siglo XIX comenzaba la competencia entre autos impulsados 
a vapor, autos eléctricos y de combustión interna. En ese entonces era difícil 
determinar cuál de estas tecnologías triunfaría sobre las demás, pero al 
comenzar el siglo XX la batalla había terminado y el motor de combustión interna 
se postulaba como el impulsor de los vehículos para el siglo XX [15]. 
A lo largo del siglo XX renació en varias ocasiones el interés en los autos 
eléctricos, ya fuese por crisis del petróleo, o por el incremento en los niveles de 
14 
contaminación, etc. El auto eléctricosiempre ha estado presente como una 
opción latente. 
1.3.2 Partes que conforman a un auto eléctrico 
Otra de las razones que interesa a algunos es la simplicidad de un auto eléctrico, 
en las figuras 1.1 O y 1.11 podemos observar los principales sistemas que 
conforman un auto de combustión interna y uno eléctrico, así como los 
mantenimientos que cada uno requiere. 
Un vehículo eléctrico consiste de un batería que provee energía, un motor 
eléctrico que impulsa las ruedas y un controlador que regula el flujo de energía al 
motor y que es comandado por el conductor u operador. En la figura 1.12 se 
aprecian los componentes, y se aprecia la simplicidad que hay tras de él [16]. 
Los componentes del auto eléctrico pueden ser comparados con los de una 
rasuradora eléctrica portátil: una batería, un motor, y un controlador o interruptor 
que ajusta la cantidad de corriente eléctrica que fluye al motor para así controlar 
su velocidad. Eso es todo. Ninguna emisión gaseosa o sólida se produce por 
parte de la rasuradora eléctrica o por parte del auto eléctrico. Los vehículos 
eléctricos son simples (y por lo tanto confiables), no emiten contaminantes, 
proveen una vida útil extremadamente larga (para un vehículo eléctrico estaría 
en el rango de millones de kilómetros), casi no requieren de refacciones 
periódicas (como filtros de aire, etc.) o afinaciones, y el costo de operación por 
kilómetro es significativamente más bajo [16]. El costo por kilómetro de un auto 
eléctrico en comparación con el de un auto de combustión interna, sin considerar 
gastos de mantenimiento, es aproximadamente 65% más bajo, y al considerar 
los gastos de mantenimiento, llega a ser 72% más bajo, lo que significa que un 
auto eléctrico le permite circular por el mismo costo casi cuatro veces lo que uno 
de combustión interna [16]. 
Puestas a 
punto y 
atinac1ones 
periódicas al 
sistema 
Ois1nbuldor 
Chupones 
Rolores 
BobimI 
Bujías 
Ignición 
Combustibles 
y 
consumibles 
ca,hvra,dor 
r.yectores 
Bomba de 
gasoliM 
o~solina 
1,1angue, as/duetos 
Tanq,Je de 
gasolina 
fi~ro de gasc~in1:1 
ftHrodeMe 
Mantenimiento 
periódico y 
reemplazo de 
fillros 
Lavado 
periódico del 
sislema de 
enfn:;,miento 
Reemplazo de 
refrigerante o 
del 
anlicongelante 
P.sdiooor 
Bomb:, cte agua 
Mangueras 
Te-rm0$1"1o 
Sensores 
Válvtdas 
Enfriamiento 
Mecanico-s 
Monobloque 
Cabeza 
Borr,l:>!I de &cene 
P1st0<1es/Arwlos 
En,¡¡riine~ 
CllíJffiSS 
Eje$/fiechi.s 
Selk)s 
Sdr,cf.il~ 
P..nern!ldor !rr,a, c.t.a 
Re~·1s10nes 
periódicas 
Cambios de 
ace~e y filtros 
M:;,nten1m1ento 
periódico 
Cambio de 
catah.:ador 
Certificados y 
ver1f1cac,ón 
Tubo ,Je e~i.r,e 
Múttiple, 
Molle 
Con·~ertioc,r 
cat"l~ico 
Cor~rol de 
emisiones 
V6lv1Ji6S 
Escape de 
gases 
Transmisión 
C~a de 
velocldaCles 
Fle.:ch" cardár, 
Diferenc><1I 
Frenos 
R,n~~~l-~r>!tis 
Dirección 
Fl1..1u:J,:,s 
Mantenirn1er«o 
periódico a 
sistemas 
Reemplazo de 
fluidos. balatas, 
llantas 
15 
Figura 1.10 Diagrama de sistemas que componen un vehículo de combustión 
interna [16]. 
Combustibles 
y 
consumibles 
Cargador de 
B..'l!ería.s 
Reemplazo de 
baterías poca 
frecuencia 
Revisión de 
electrohto en 
las baterías 
Eléctrico 
Motor eléc1r ico 
Corrtrolador 
Reemplazo 
poco frecuente 
de escobillas 
(sólo motores 
DC) 
Transmisión 
Ce¡a de 
velocidades (7) 
Flecha cerdán (?) 
Dilerenci~ 
Frenos 
Rinesifümtas 
Dirección 
Flutdos 
Mantenm1ento 
periódico a 
sistemas 
Reemplazo de 
nu,dos, balatas, 
llantas 
16 
Figura 1. 11 Diagrama de sistemas que componen un vehículo eléctrico [16). 
Figura 1. 12 Componentes básicos de un vehículo eléctrico [16). 
17 
Un vehículo eléctrico se ve sujeto, al igual que uno de combustión interna, 
a pérdidas de diversos tipos; estás pérdidas se traducen en velocidades 
menores, incremento en el consumo de energía, y disminución en el rango o 
autonomía del vehículo. Es objetivo de los diseñadores de automóviles el 
minimizar las pérdidas para mejorar el desempeño. 
Para lograr un buen desempeño, los equipos que participan en el 
Campeonato Electratón México se ven en la necesidad de diseñar sus vehículos 
de tal modo que minimicen sus pérdidas; para ésto se toman en cuenta los 
siguientes tipos de pérdidas: 
Pérdidas por conceptos mecánicos: Éstas incluyen la alineación de 
las ruedas, la fricción en rodamientos, pérdidas en la transmisión, 
pérdidas por derrape, etc. de acuerdo con la experiencia de varios 
equipos, este tipo de pérdidas son las más significativas. 
Pérdidas por conceptos eléctricos: En este caso se trata de las 
pérdidas en la parte eléctrica del auto, por resistencia eléctrica en los 
cableados, por pérdidas en los semiconductores, por la conversión de 
energía en el motor, por la eficiencia de los componentes, etc. 
Pé"rdidas aerodinámicas: Estas pérdidas se deben a la resistencia 
que presenta el viento cuando la estructura de vehículo trata de cortarlo, 
las velocidades a las que circula el vehículo son tan bajas que la pérdida 
aerodinámica es probablemente la menos significativa. 
Existen ocasiones en que, para mejorar la eficiencia de un sistema, se 
afecta la de otro o la del mismo de otra forma, en dichas ocasiones será 
necesario determinar cual de ambas mejoras aporta un mayor ahorro para así 
tomar las decisiones adecuadas. Un ejemplo de lo anterior es el de los 
neumáticos, los cuales al sobre inflarlos disminuyen considerablemente su 
18 
coeficiente de fricción por rodamiento, disminuyendo así las pérdidas al avanzar; 
sin embargo esto a su vez minimiza el área de contacto con el pavimento, 
provocando una disminución en la fuerza de fricción que mantiene el equilibrio 
estático del vehículo en la curva a lo largo del eje transversal. y provocando 
derrapes que disminuyen la velocidad del vehículo, producen una pérdida en la 
trayectoria óptima, generan altos esfuerzos cortantes sobre el compuesto lo que 
conlleva a desgaste prematuro, o terminan en trompos u otros contratiempos. El 
actual trabajo busca dotar a los miembros de la escudería con información 
relevante para la toma de éstas y otras decisiones. 
1.4 El sistema de telemetría para un auto Electratón 
En la 1 Oª edición de la competencia se estableció, al igual que en ediciones 
anteriores y posteriores, un espacio para que las mentes de jóvenes y adultas 
colaboren en el entendimiento de todos los factores que actúan a favor y en 
contra de su vehículo, para más tarde construir y competir con el prototipo que a 
su juicio tome la mayor ventaja por su diseño en las tres áreas mencionadas: 
mecánica, eléctrica y aerodinámica. Normalmente es necesario efectuar muchos 
ajustes a los autos, desde la presión de los neumáticos, la relación de 
transmisión, el manejo que se le da al vehículo, ajustes en la dirección, ajustes al 
motor, etc. y muchos de estos ajustes se hacen sólo con las opiniones subjetivas 
del piloto y sin c_ontar con datos concretos que los justifiquen. Esto último esta a 
punto de cambiar pues es el objetivo de esta tesis el diseñar y construir un 
sistema de telemetría para un vehículo Electratón, que provea datos concretos 
para justificar ajustes al vehículo. 
Ahora que ya se cuenta con un panorama más claro de los tipos de vehículos 
que concursan, sus componentes principales, las características de la 
competencia, así como una serie de justificaciones que avalan el uso de la 
telemetría como una herramienta que permitirá mejorar el desempeño del 
vehículo de competición y justificar ajustes, es posible imaginar los beneficios de 
contar con un sistema de telemetría a bordo de un vehículo Electratón. 
Capítulo 2. El vehículo de pruebas 
El sistema en cuestión se ha diseñado de forma que pueda ser 
montado/adaptado a la mayoría de los vehículos eléctricos que participan en el 
Campeonato Electratón México 2004 y futuros campeonatos. Los vehículos 
Electratón deben de cumplir con el reglamentode la competencia, dentro del 
cual se rigen muchos de los aspectos que conforman la construcción de uno de 
estos automóviles. 
A continuación serán descritos los sistemas y componentes que de forma 
general conforman un auto eléctrico Electratón, y que básicamente pueden 
agruparse de la siguiente forma: 
Chasis, sistema de dirección y sistema de frenado 
Sistema de propulsión 
Sistema eléctrico 
2.1 Chasis, dirección, freno y neumáticos. 
La función principal del chasis es la de proveer una estructura rígida que soporte 
todos los demás sistemas. El chasis por lo general consiste de una estructura 
tubular construida por los participantes o bien adaptada de otro dispositivo como 
puede ser una bicicleta, un Go Kart, etc. El chasis deberá contar con una barra 
antivuelco o ro/1-bar pues es requerimiento de los organizadores del evento [1 ]. 
El sistema de dirección en general tiene como función principal permitir al 
vehículo cambiar su trayectoria. En el diseño de los vehículos Electratón 
encontramos sistemas de dirección muy distintos que varían de auto en auto. 
Algunos vehículos, dada la disposición del chasis y la c:rquitectura del auto, sólo 
cuentan con una rueda frontal, la cual gira a manera de triciclo, en otros 
encontramos sistemas de dirección de dos ruedas frontales, etc. 
19 
20 
El sistema de frenado tiene como objetivo lograr desacelerar el vehículo 
de forma eficaz, controlada y segura, el reglamento establece las pruebas que 
los vehículos deberán superar para garantizar la efectividad de este sistema. De 
igual forma que con los sistemas de dirección, los sistemas de frenado varían de 
auto en auto. En algunos casos se emplean frenos de bicicleta de rin/zapata, en 
otros, frenos de disco de bicicleta o motocicleta, accionados ya sea mediante un 
chicote o mediante un sistema hidráulico. 
Un componente cuya importancia es compartida entre los tres sistemas 
recién mencionados es la rueda o ruedas que permiten al vehículo desplazarse 
sobre la pista. La rueda está constituida por una estructura o rin y por la llanta 
que es la que entra en contacto con el suelo. Por lo general éstas son 
neumáticas, es decir, deben de ser infladas con algún gas para operar 
adecuadamente. El gas en estas competencias es aire normal, y la presión de 
inflado suele ser crítica pues existe una relación no lineal e inversamente 
proporcional entre la presión de las ruedas y el coeficiente de fricción. Así 
también existe una relación entre el coeficiente de fricción y la resistencia al 
rodamiento, de acuerdo con la siguiente ecuación [2]: 
R = (W Xµ,)+ (S X Jln X V2) + (W X a) 
donde: 
R = resistencia al rodamiento 
W = peso del vehículo 
µ,. = coeficiente de resistencia al rodamiento 
S = área frontal 
µ
0 
= coeficiente de arrastre aerodinámico 
V = velocidad del vehículo 
a= tasa de aceleración 
Ecuación 2. 1 Cálculo de la resistencia al rodamiento para un vehículo. 
El peso del vehículo, el coeficiente de arrastre aerodinámico y el 
coeficiente de resistencia al rodamiento son los factores que pueden ser 
21 
mejorados por diseño del vehículo. Compañías como General Motors han hecho 
uso de materiales avanzados como materiales compuestos (como fibras de 
carbón y Kevlar) y aluminio para disminuir el peso de su automóvil EV1, también 
han empleado neumáticos de alta presión, los cuales operan a más del doble de 
la presión típica para disminuir el coeficiente de resistencia al rodamiento, y por 
último, mediante un cuidadoso diseño de la carrocería, han logrado reducir el 
coeficiente de arrastre aerodinámico a 0.19 en comparación con 0.24 que es el 
mínimo logrado en autos convencionales. Las reducciones logradas en los 
factores mencionados permiten al vehículo EV1 un consumo de 70 Wh/km a 88 
km/h, aproximadamente la mitad del consumo energético que un vehículo de 
combustión interna [2]. Honda, por su parte logró, mediante el uso de 
componentes de aluminio y compuestos de resina ABS, una disminución del 
peso de la carrocería para el vehículo lnsight del 40%, en comparación con una 
carrocería similar construida de acero [2]. 
La ecuación 2.1 y el ejemplo anterior nos indican que para minimizar la 
resistencia al rodamiento será necesario, entre otras cosas, lograr disminuir en lo 
posible el peso del vehículo y lograr obtener un coeficiente de resistencia al 
rodamiento pequeño, el cual se obtiene según Hoerner [3], con un inflado de alta 
presión en los neumáticos. Sin embargo, el reducir el coeficiente resistencia al 
rodamiento mediante el sobre inflado causará una pérdida de agarre en curvas 
además de un ·desgaste acelerado de los neumáticos. Consultar también la 
referencia [4] para más información sobre neumáticos. 
Finalmente, el chasis también opera como parte primordial para el 
aspecto de seguridad, el cual es muy importante en este campeonato, como lo 
subraya el reglamento. Cinturones de seguridad, asientos, soportes de muñecas 
y de casco, así como otros accesorios, son sujetados al chasis, el cual es 
evaluado en- cuanto a su diseño durante el escrutinio. Cualquier estructura 
sobresaliente o puntiaguda deberá ser retirada a fin de elevar el nivel de 
seguridad de la carrera. 
2.2 Sistema de Propulsión 
2.2.1 Motor Eléctrico 
22 
Una de las tres partes principales que constituyen a un vehículo eléctrico, (ver 
figura 1.12) es el motor eléctrico. La función principal de este componente es la 
de convertir la energía eléctrica que proveen las baterías en energía mecánica 
para propulsar al vehículo. El motor eléctrico no se encuentra estandarizado, por 
lo cual cada equipo realiza un estudio para determinar el motor que mejor se 
adapte a sus necesidades de propulsión y presupuesto. En general se emplean 
motores de corriente directa con imán permanente, con potencias desde 1 hp. 
hasta 3 hp. El motor del vehículo de pruebas en el cual se instaló el sistema es 
el modelo Etek fabricado por Briggs & Stratton, la hoja de especificaciones se 
encuentra en el Anexo L. 
2.2.2 Transmisión 
La transmisión del vehículo eléctrico tiene como objetivo principal el llevar la 
potencia mecánica desde el eje de salida del motor, hasta las ruedas 
encargadas de proveer tracción. Entre tanto, también puede servir para modificar 
o alterar la relación de transmisión, lo cual se traduce en un juego entre los dos 
componentes que conforman la potencia mecánica: el par y la velocidad angular. 
Al modificar la relación de transmisión es posible elevar el par de salida, pero a 
su vez la velocidad angular disminuirá. Por tanto, si el par aumenta, la velocidad 
angular decrecerá proporcionalmente. De la misma forma, si la relación de la 
transmisión provoca un aumento en la velocidad angular del eje de las ruedas, 
entonces el par del mismo eje se verá reducido en la misma proporción. 
Los autos Electratón hacen uso de catarinas y cadenas como la forma 
predilecta para armar la transmisión, aunque también se pueden ver 
transmisiones de bandas o incluso de engranes en algunos diseños. La 
transmisión del vehículo en cuestión era a base de cadena y catarinas. Se 
maquinó una catarina de 11 dientes para instalar en el eje de salida del motor, y 
23 
varias catarinas con distinto número de dientes para instalar en el eje de las 
ruedas, la selección de la catarina adecuada se realizó de acuerdo con los 
resultados obtenidos en las pruebas presentadas en el Capítulo 5. 
2.3 Sistema Eléctrico 
Al estudiar la figura 1.11, recordaremos la importancia del sistema eléctrico en 
un auto del mismo tipo. 
2.3.1 Baterías y cableado 
Las baterías forman parte del sistema eléctrico y es en donde la energía es 
almacenada para alimentarla al motor. De acuerdo con el reglamento del 
concurso, éstas deberán sumar un peso no mayor a los 40 kg, deberán de ser 
de plomo-ácido y de tipo comercial. Las características más importantes a 
buscar en las baterías para esta aplicación son sin dudala cantidad de energía 
que una batería puede almacenar, y el trato que esta batería puede soportar. 
La cantidad de energía almacenada puede medirse al descargar 
continuamente una batería con una corriente constante y determinar el tiempo 
que ésta tarda en descargarse. Varios ciclos de descarga se hacen con baterías 
nuevas y, finalmente, tras un estudio puede normalizarse este dato, de manera 
que se indique . como su capacidad en Amperes/hora (A/hr). Sin embargo, el 
comportamiento de una batería varía de acuerdo con varios factores, como lo 
son la temperatura, la profundidad de la descarga, la corriente de carga, la 
corriente de descarga, la concentración del electrolito, la orientación de la 
batería, la vibración a la que se somete y muchos otros factores, por lo tanto el 
índice aquí mencionado puede variar intempestivamente si cualquiera de estos 
factores sale de límites pre-establecidos por el fabricante [5]. Ejemplo de esto es 
que el dato de A/hr que suministra el fabricante es normalizado de una prueba a 
20 horas. Y para esta carrera la energía será consumida en un tiempo de 1 hora 
o menos. La siguiente tabla muestra distintas baterías que han sido sujetas a 
24 
descargas en tiempos específicos, puede notarse que al descargar una batería 
en 1 hora, a ésta se le puede extraer sólo el 62.5% de la energía que si se 
descargara en un periodo de 20 horas. Por lo tanto una batería de 80 A/hr2ohr en 
realidad será capaz de entregarnos tan sólo 50 A/hr1hr aproximadamente. Es por 
esto que la puesta a punto del vehículo tiene que ser alrededor de esta cifra para 
garantizar su desempeño a lo largo de 1 hora. En la referencia [6] se presentan 
datos de un experimento que demuestra que la capacidad de la batería depende 
de la magnitud de la corriente de descarga. 
@O.O::C rate @O.lC rate @0.2C rate @0.5C rat!' @lC rare @::?C rate @3C rnte 
Rated (20 Hr. Rate.) (9 Hr. Rlite) (4 Hr. Rare) (1.3 Hr. Rare) (33 Mh1. Rnte) (12 Min. Rate) (7.2 :\fin. Rate) 
Capadry Cnr.~m Cap11c~• Cmnl!.1 C•p•cr.y c~:it Cora<itJ Cumot C1padry e~, Ctpo::i:y C,imnr C,pamy C;unm C<p,ciry 
Ampi. Amp. H."'i .u.r, A"'P.ffl. A"'l'i.. . '!mp.lln Amp,. Amp. Hn. .bp'>. -~"'? l,r; Amp; .bp.Hn . A"P' .;\Jo¡) Hn 
0.5 . .\H 0.025 O 50 0.05 045 0.10 0.40 o )< 0.325 O.SO 0.2S 1.00 0.20 150 O.lS 
0.8AH 0.04 0.80 O.OS 0.71 0.16 0.64 0.40 0.52 0.80 0.44 1.60 032 2.40 0.29 
l.OA.H 0.05 1.00 0.10 0.90 O 20 O.SO 050 0.65 100 0.56 2 00 0.-10 3 00 0.36 
l.3AH 0.065 1.30 0.13 1.17 0.26 1.04 0.65 0.845 1.30 0.715 2.60 0.52 3.90 0.47 
2.3..\H 0.11 ~ 2.30 0.23 207 0.-.6 16-1 1.15 1.-195 1.30 1.:ss 4.60 0.92 6.90 0.83 
3.0AH 0.15 3.00 0.30 2.70 0.60 2-40 1.50 1.95 3.00 1.65 6.00 1.20 9.00 1.08 
3.2AH C•.16 3.20 0.32 2.83 0.6-1 2.56 160 2.08 3 .~-: 1 -5 6.40 1.28 9.60 1.15 
4.5AH 0.22 -IAO 0.45 4.05 0.90 3.60 2.25 2.92 -1.5 1Ai 9.00 1.80 13.50 1.62 
5.0 . .\H º-~~ 5.00 ü.50 -UO ¡ 00 .!.00 2.~ü .1..~5 5.00 2.SO 10.00 2.00 15.00 !.SO 
6.5AH 0.325 6.50 0.65 S.85 1.30 5.20 3.25 4.23 6.50 3.64 13.00 2.60 19.50 2.34 
,OAH 0.35 e 00 0.70 6.30 l.-10 5.60 3.50 -l.~5 :_oo 3.S5 1-1.00 2.80 21.00 2. 52 
8.0AH 0.40 8.00 0.80 720 1.60 6.40 4.00 5.20 8.00 -1.48 115.00 3.20 24.00 2.88 
9.0 . .\H 0.-1) 91)0 (190 S.10 ; so 0 .20 -UO S .85 9 00 ~-0-! 18.00 3.60 27 00 3. 2-1 
10.0AH O.SO 10.00 1.00 9.00 2.00 8.00 5.00 6.50 1000 5.60 20.00 4.00 30.00 3.60 
12 OAH 0.60 12.00 1.:0 !O.SO 2 -lO 9.60 6.00 7.SO 12.C·O 6 "' . " 2-rno -!.SO 3600 -l.32 
18.0AH 0.90 18.00 1.80 16.20 3.06 14.40 9.00 11.70 18.00 9.90 36.00 7.20 54.00 6.48 
20 OAH 1.00 ~I) (10 2.00 18.00 -+C-0 16.00 i0.00 13.00 .::!0.00 ! 1.20 -+0.00 8.00 60.00 , 20 
26.0AH 1.30 26.00 2.60 23.40 5.20 20.80 13.00 16.90 26.00 14.30 52.00 10.40 78.00 9.36 
28 OAH 1-10 28.00 2.80 ~5.20 5 40 1í.60 1-1.00 18.20 28.00 !SAO 54.00 10.88 84.00 10.08 
33.0AH 1.65 33.00 3.30 29.70 6.60 26.40 16.50 21.45 33.00 18.15 66.00 13.20 99.00 1LS8 
-10.0AH 2.00 40.00 -1.00 36.00 8.00 32.00 20.00 26.00 -10.00 22.-10 80.00 16.00 120.M 1-l.JO 
55.0AH 2.75 55.00 5.50 49.50 11.00 44.00 27.50 35.75 55.00 30.25 110.00 22.00 165.00 19.80 
60.0.l.H 3.00 601):) 6.00 S-l.00 12.01) -18.00 30 00 39.00 60 00 33.60 120.00 2400 180.00 21.60 
75.0AH 3.75 75.00 7.50 67.50 15.00 60.00 37.50 48.75 75.00 41.25 150.00 30.00 225.00 27.00 
80.0AH -1.00 so (10 8.00 "2 00 !6.00 6-1.00 .. o.oo 5] 00 so 00 -14.80 i60.00 32.00 240.00 28 80 
IDO.O AH 5.00 100.00 10.00 90.00 20.00 S0.00 50.00 65.00 100.00 55.00 200.00 40.00 300.00 36.00 
Figura 2. 1 Tabla con pruebas de descarga para baterías de distinta capacidad 
[7]. 
Las baterías han sido forradas de 2 capas de plástico para garantizar que 
en el evento de una fuga, el electrolito ácido no entre en contacto con el chasis 
de vehículo o cualquier otra parte. Tensores de Nylon son empleados para 
25 
sujetar las baterías a sus bases, las cuales están construidas de aluminio y se 
sujetan al chasis por medio de abrazaderas de acero. 
Ambas baterías se conectan en serie para suministrar al .controlador un 
promedio de 24 V. Después de cada carrera, las baterías son recargadas en 
paralelo, procurando hacerlo lo más pronto posible y evitando que éstas 
permanezcan descargadas por largos periodos de tiempo. 
2.3.2 Controlador 
El controlador es la parte funcional del vehículo que se encarga de hacer llegar 
de manera adecuada la energía eléctrica de las baterías al motor. Si no se 
tuviera un controlador y las baterías se conectaran de forma directa al motor, 
éste aceleraría repentinamente hasta alcanzar la velocidad de operación en un 
proceso transitorio donde la corriente podría llegar a un valor varias veces mayor 
al valor de la corriente de operación, además de ser bastante incómodo para los 
paseantes. Esto se debe a que la resistencia del motor en sí es muy pequeña, 
de manera que al conectarlo a la fuente de energía, una gran corriente tomará 
lugar a menos que se emplee un método para limitarla. Se dice entonces que la 
función principal del controlador es limitar la corriente durante la aceleración del 
motor [8]. Para frenar habría que desconectar las baterías y frenar el vehículo 
por medio de frenos mecánicos. La tarea del controlador es justamente 
administrar la energía para que el motor arranque de una forma más suave y 
pueda ser comandado a trabajar en regímenes por debajo del de operación 
normal, modulando la energía para suministrar puntos intermedios entre el cero 
y el máximo. Adicionalmente, algunos controladores permiten también frenar el 
motor, y este es el caso del controlador aquí empleado, el cual regenera 
electricidad para enviarla de nuevo a las baterías y así extender su duración, a 
esta técnica se le conoce como frenado regenerativo [4] [6]. Los controladores 
empleados en Electratón son usualmente de la marca Curtis o de la marca 4QD, 
inclusive hay algunos hechos en casa, la mayoría operan mediante modulación 
de ancho de pulso (Pulse Width Modulation o PWM), el empleado en el vehículo 
26 
de pruebas es el Scoota-120 de 4QD (espe~ificaciones en el Anexo M), más 
información sobre controladores de motores en las referencias: [9] [1 O] [11 ]. 
Baterías Plomo-Ácido en 
serie (24 Volts) 
V 
24 ---------------
Interruptor 
Encendido V 
5 
Motor Etek 
V 
24 
íl 
Figura 2.2 Diagrama de componentes del sistema eléctrico del vehículo. 
-
En la figura 2.2 se presenta un diagrama con los componentes del 
sistema eléctrico del vehículo empleado. En la parte inferior se encuentran 
representaciones gráficas de las señales eléctricas de cada etapa. Corriente 
directa (24 V) es proporcionada por las baterías conectadas en serie, luego el 
acelerador entrega un voltaje de O a 5 V proporcionalmente con la posición que 
el usuario le indica, este voltaje es empleado por el controlador para conmutar la 
corriente eléctrica hacia el motor a un cierto ciclo de trabajo proporcional a dicho 
voltaje. Como resultado obtendremos un valor de corriente promedio 
proporcional al valor indicado por el acelerador.2.4 Puesta a punto del vehículo 
En general, los autos de esta competencia eléctrica recorren las pistas a una 
velocidad promedio de 37 km/h 1 (los más rápidos no superan los 50 km/h). Las 
pistas en las que se compite son kartódromos, es decir, son pistas que han sido 
construidas para albergar carreras de Go Karts, los cuales logran velocidades de 
1 Promedio de las mejores vueltas de 19 autos durante la 2ª. carrera del X Campeonato. 
27 
hasta 200 km/h. Lo anterior permitirá al lector imaginar el tipo de competencia, al 
entender que el trazo del circuito permite a vehículos similares en tamaño y 
peso, como lo es un Go Kart, circular a velocidades hasta 4 veces mayores a las 
posibles con motores eléctricos que toman su energía de no más de 40 kg de 
baterías y que deben de administrarla para durar 60 minutos. Estos autos suelen 
ser más pesados que los Go Karts y están dotados de una planta de energía que 
libera 1.5 hp en promedio durante el recorrido. El motor de un Kart puede llegar 
a erogar hasta 25 hp pesando no más de 20 kg. Por su parte, los motores 
eléctricos empleados en estas carreras pueden llegar a entregar hasta 8 hp, 
pesando 1 O kg, sin embargo una entrega constante de 8 hp (6 kW) consumiría 
en promedio 250 A a 24 V, considerando que una batería de automóvil como las 
comúnmente utilizadas en estas competencias sólo almacenan el equivalente a 
80 Nhr2ohr, pesan cerca de 20 kg y son de 12 V (se conectan dos baterías en 
serie para lograr 24 V), tenemos que esa potencia sólo podría ser mantenida, 
según la Figura 2.1, por menos de 7 minutos antes de agotar las baterías. De 
igual forma, mediante algunos cálculos es posible encontrar que la potencia 
entregada por el motor cuando éste consume 50 A, (este consumo asegura que 
las baterías durarán cerca de una hora), equivale a una potencia de eléctrica de 
1,080 kW, es decir, 1.47 hp de potencia eléctrica, a esto hay que restar pérdidas 
para encontrar la potencia mecánica a la salida del motor, consultando la 
siguiente tabla, que corresponde a un motor muy popular para estas carreras, es 
posible conocer la potencia mecánica a la salida por dos métodos, uno 
directamente localizando para un consumo de 50 amperes la potencia, la cual 
equivale a 1.3 hp aprox. La segunda manera es localizando la eficiencia del 
motor para el mismo punto de operación (86.5%) y luego multiplicándolo por el 
valor de potencia eléctrica ya calculado, lo cual nos da como resultado 1.27 hp, 
un valor muy cercano al primero. 
24 VOLTS OC 
MOTOR PERFORMANCE AT 7'.i'' F 
RPM HF VOLT~ AMP\ HP 
ZOO(J 100 50 
10C(I 0.90 ·~-
l , 
··¡-.... ,. 
1 
.... ______ ,,:,,,,,· .... ____ , ,, 
,,:v.._ 
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l(IO(! 11~0 2S +----+- '< i ,, ... > 
¡ ,,:Y 
' v 
1600 OM 40 
HOO IJ10 JS 
1.?00 V\,0 JO \~O iO 
ROO C.40 ~O HC ~- f) 
r,1; 1 ~ 
.se 1 o 
iO 'l ~ 
,, 
: :: ;: /'1~~,. 
O lii .SI) E,.) 61) IW liu l4".I 161) !Pi, :("-• 
Punto de operación 
T<JROU[ ilBINl 
TOROUE CUNSTANT: 1 U LB·IN.1AMP 10.1] NM'Alv1Pi 
MAXIMUM MOTOR f.\lAA[lff l.1r. AMPS FOR l MlNUT[S 
rAJHJRWElfjHT:21LB 
MDIUR OUTPllT: 1 S HP ~-~AXIMIJtt 8 HP CUNT1Nl.lUU$ 
P,RUSH llf[ 
f.S AMPS CONTINIJOl.lS fül)) HOIJ~ 
100 AMF'S CONTINLli.)U5 - 20)(' HOURS 
1 SO AMP$ CUNl INUOI.IS 50(} HUIJJ.fS 
28 
Figura 2, 3 Curva de operación a 24 V para el motor Etek de Briggs & Stratton2• 
Todo lo anterior se traduce en que es necesario realizar ajustes a los 
autos para encontrar los puntos de operación más eficientes tanto para la 
relación de transmisión, como para la presión de inflado de los neumáticos, y por 
último es necesario capacitar al piloto para que conduzca de tal manera que 
ahorre energía eléctrica. 
2.4.1 Inflado de neumáticos 
En la ecuación 2.1 se aprecia que dos de los factores que contribuyen a 
aumentar la resistencia al rodamiento son el peso del vehículo y el coeficiente de 
rodamiento de los neumáticos, el cual como se mencionó disminuye conforme la 
presión del neumático aumenta. Las implicaciones de aumentar la presión en los 
neumáticos (lo cual se realiza cuando el vehículo llega a pits) ya se han 
mencionado en el punto 2, 1. El objetivo en este rubro será el diseñar el sistema 
de telemetría para que permita conocer la presión a la cual las ruedas deberán 
ser infladas. Se ha optado por emplear la presión con la cual los neumáticos 
2 Hoja de especificaciones del motor Etek, de Briggs and Stratton (Anexo L). 
29 
proveen el máximo agarre. La prueba consistirá en trazar un círculo de diámetro 
fijo, y pedir al piloto que maneje sobre el círculo tratando de alcanzar la máxima 
velocidad que el auto le permita antes de que exista algún tipo de derrape, se 
monitoreará la aceleración lateral, la cual aumentará en función de la velocidad. 
La prueba se realizará a distintas presiones, y la presión que permita la mayor 
aceleración lateral (mayor velocidad en la curva) será la que se escogerá. 
2.4.2 Relación de transmisión 
De la figura 2.3 y del análisis realizado en la sección 2.4 (puesta a punto del 
vehículo), podemos también obtener que la potencia mecánica estará 
conformada por una componente de Par y una de velocidad angular, que en este 
caso corresponden a 52 lb/in de par, y 1,600 RPM, cómo aplicar esta potencia 
mecánica es también un factor importante a considerar, pues la relación de 
transmisión deberá calcularse para que el vehículo opere la mayor parte del 
tiempo sobre o por debajo del punto establecido por el consumo de corriente, y 
así asegurar que no se acabe la batería antes de los 60 minutos de carrera. 
Debido a que en las pistas es necesario virar y además éstas presentan 
pendientes tanto positivas como negativas en algunos de sus tramos, el 
consumo de corriente no será constante, sino que variará según lo requiera el 
circuito. Para calcular la relación de transmisión se realizarán pruebas en las 
cuales se recorr·a el circuito a la vez que se almacenan datos sobre el consumo 
de corriente. Después de unas cuantas vueltas al circuito, se cambiará la 
relación de transmisión y de nuevo se darán unas cuantas vueltas. Al finalizar, 
se promediarán los datos del consumo de corriente para cada relación de 
transmisión, de los resultados se procederá a escoger la relación de transmisión 
con la cual se logre recorrer el circuito consumiendo la corriente promedio 
deseada. 
30 
2.4.3 Capacitación al piloto 
Se desea que el piloto aprenda a manejar ahorrando energía, para enseñar al 
piloto a ahorrar energía se ha investigado sobre la teoría del aprendizaje 
mediado de Reueven Feuerstein. El aprendizaje mediado se produce cuando 
una persona con conocimientos e intenciones actúa como mediador entre el 
mundo y la persona que desea aprender, de esta forma se produce en el 
individuo una propensión al cambio. La presencia del mediador es la que hace la 
diferencia en contraste con un esquema de aprendizaje en el cual la persona 
que desea aprender es directamente expuesta a los estímulos. El mediador 
puede ser el maestro, los padres, o cualquier persona responsable de la 
formación del sujeto. 
La exposición directa a estímulos ciertamente produce cambios en el individuo, 
pero éstos no son de gran calidad ni suficientes para modificar en alto grado su 
conducta en función del estímulo [12] [13]. 
Basándonos en esta teoría, se optó por otorgar al piloto exposición directa 
a la experiencia o estímulos mediante una retroalimentación sobre el consumo 
de energía, de modo que poco a poco pueda aprender sobre el consumo 
energético por sí mismo; a la vez, uno de los miembros del equipo le hablará por 
el radio y fungirá como el mediador, quién observará en pits los datos enviados 
por la telemetría, específicamente los que se listan a continuación: 
• Consumo instantáneo: es la cantidad de corriente que se consume en un 
momento dado de la carrera. Se busca que este consumo se encuentre 
en todo momento dentro del rango del sensor de corriente(O a 80 A) y de 
preferencia por debajo de los 50 A, en caso de un exceso por encima de 
los 80 A se deberá analizar el por qué de dicho consumo y comunicarle al 
piloto los resultados de dicho análisis; las causas podrían ser 
aceleraciones repentinas, un trazo no uniforme de la trayectoria, 
pendientes repentinas, choques contra la barda, etc. 
31 
• Consumo promedio: es la cantidad de corriente consumida promediada 
en un lapso de tiempo, en nuestro caso se observa la corriente 
promediada en el transcurso de la carrera. De esta forma se puede cuidar 
y prever la duración de las baterías, y a la vez determinar si es necesario 
un cambio en la relación de transmisión. 
• Posición del volante: es el ángulo que tiene el volante en un momento 
dado, deberá de procurarse que la posición del volante se mantenga lo 
más cerca del centro (línea recta) posible, tomando las curvas con la 
trayectoria lo más uniformemente posible y procurando no cerrarse 
demasiado en las curvas. 
Basándose en estos puntos, que según la experiencia de varios de los 
concursantes son los más críticos, el mediador hará comentarios sobre la 
técnica de manejo al piloto; el piloto sabe que la intención de ambos es disminuir 
el consumo eléctrico de eventos que ocurren comúnmente en una carrera como 
lo son las curvas, subidas, bajadas, rebases, frenado, etc. y de esta forma 
buscará aprender el modo de realizar estas maniobras consumiendo la menor 
energía eléctrica posible. Para ésto se ha optado por que la retroalimentación 
sobre el consumo de corriente y el canal de comunicación con el mediador sean 
del tipo auditivo, así el piloto podrá mantener la vista fija en la pista y 
simultáneamente escuchar la información del mediador y también la alerta sobre 
si está excediendo o no los límites de consumo. 
Capítulo 3. 
de telemetría 
Sensores y el sistema 
En el capítulo anterior se describen los sistemas que conforman al vehículo, a su 
vez se menciona la importancia de la puesta a punto de ellos. Como se 
presentó, la relación de transmisión, la presión en neumáticos y el piloto en sí 
son los tres elementos que más nos interesa poner a punto en nuestro vehículo, 
pues son los elementos que más difícilmente se pueden ajustar sin el uso de 
herramientas de adquisición de datos. 
"Al tiempo que este vehículo compite, no existe ningún otro 
vehículo dentro de la competencia que incorpore un sistema tan 
avanzado como el que se propone en esta tesis." 
De modo que lo anterior debería de darnos una cierta ventaja en la puesta 
a punto sobre el resto de los vehículos, pues para lograrlo se requiere de 
información que no se puede medir a simple vista, sino que se requiere del uso 
de sensores de varios tipos. En este capítulo se abordará la teoría de operación 
de los sensores requeridos, la selección de los productos en el mercado, así 
como las especificaciones de aquellos empleados en el sistema de telemetría, 
conexiones y otros puntos importantes que forman parte de este sistema. 
3.1 Descripción de sensores y periféricos 
Se ha determinado que para la puesta a punto de la transmisión basta con 
conocer por parte del vehículo la corriente instantánea (la corriente promedio 
que consume el vehículo también es necesaria pero se podrá calcular con la 
computadora y con los datos instantáneos), de modo que se requiere un sensor 
que nos permita conocer estos datos. 
32 
33 
Para determinar la presión adecuada en las llantas, la retroalimentación 
del piloto es de crítica importancia, sin embargo no siempre es clara u objetiva. 
En realidad es necesario conocer la presión en la cual los neumáticos proveen la 
máxima aceleración lateral, para esto, el sistema contará con un acelerómetro 
que nos permita conocer la aceleración lateral del vehículo y también con un 
sensor de posición sobre el poste de la dirección, el cual se encargue de 
informar el ángulo al que el piloto sostiene el volante, de esta forma se podrá 
relacionar la aceleración lateral con el ángulo de la dirección y realizar esta 
prueba con distintas presiones de llantas para encontrar la más adecuada. 
Todos los datos entregados por los sensores deberán de ser leídos por un 
dispositivo electrónico el cual. se encargue de acondicionar las señales y 
formatear dichos datos. Para esto se empleará un microcontrolador y 
dispositivos electrónicos, como convertidores analógicos a digital, para 
transformar las señales provenientes de sensores analógicos. 
Ya que los datos han sido recaudados y formateados para que puedan 
ser transmitidos a la computadora de la escudería ubicada en pits, será 
necesario un dispositivo que envíe dichas señales, el dispositivo en cuestión 
será un módem inalámbrico, que module las señales que envía el 
microcontrolador y las envíe mediante radiofrecuencia al módem base ubicado 
en pits. De esté modo los datos llegaran desde los distintos sensores hasta el 
puerto serial de la computadora en pits. 
3.1.1 Sensor de corriente 
En un principio, antes de vislumbrar el prototipo formal, se pensó que se podría 
comprar un amperímetro de gancho con salida serial para monitoreo por 
computadora, y conectarlo directamente a un módem para transmitir el valor de 
la corriente consumida y así realizar el monitoreo. Este sistema sería sin duda el 
más simple y sencillo, pero a la vez no permitiría conocer otros valores como la 
aceleración en dos planos, o la posición del volante. Al consultar los precios de 
34 
estos amperímetros ($5,000 pesos aprox.) y encontrar que el protocolo de 
comunicación serial es propio y difícil de descifrar, se decidió optar por un sensor 
independiente y desarrollar la parte de monitoreo con un microcontrolador. 
Tras investigar posibles opciones (amperímetros de gancho menos 
costosos y sensores independientes) se encontró que la dona medidora de 
corriente Veris H970LCA es un estupendo candidato para la labor. La hoja de 
especificaciones de este sensor se encuentra en el Anexo C. Este sensor de 
corriente opera con base en el "efecto Hall," el cual ocurre cuando existe un 
conductor eléctrico a través del cual fluye una corriente eléctrica, éste se coloca 
en un campo magnético; al hacer esto, un voltaje es generado en el conductor 
de forma perpendicular a la dirección del campo magnético y al flujo de la 
corriente, a este voltaje se le llama el voltaje Hall. Si la corriente sobre el 
conductor es constante, el voltaje del generador Hall será directamente 
proporcional a la intensidad del campo magnético. Para medir la corriente en un 
cable, éste se posiciona dentro de un toroide de material magnéticamente 
permeable, de tal forma que el campo magnético producido por el flujo de 
electrones dentro del cable sea concentrado por el toroide. Sobre el toroide se 
encuentra un generador Hall, y a la salida de éste se encuentran amplificadores 
y acondicionadores de señal, los cuales amplifican el voltaje Hall y lo 
acondicionan para ser utilizado como un indicador proporcional de la corriente 
que circula por· el cable. Para más información sobre la teoría de operación 
pueden consultarse las referencias [1] [2]. 
Para medir la corriente consumida por el motor se decidió emplear un 
sensor de tipo lazo abierto, los cuales son adecuados para medir CD, CA y otras 
formas de corriente complejas [3]. 
35 
Figura 3.1 La dona medidora de corriente directa Veris H970LCA. 
La dona medidora de corriente (Veris H970LCA) mide el campo magnético 
producido por la corriente que circula dentro de un conductor eléctrico, es por 
eso que debe de ser instalada alrededor de uno de los cables que alimenten al 
motor. Como puede verse en las especificaciones (Anexo C), el sensor mide 
corriente directa en conductores eléctricos en un rango de O a 80 A y la medición 
la reporta con una salida análoga en un rango de O a 5 V de acuerdo con la 
siguiente figura, nótese que la salida es uni-polar, es decir, no detecta