EMULADOR PARA SISTEMA ELECTRÓNICO 1

DISEÑO DE UN EMULADOR PARADIAGNÓSTICO Y REPARACIÓN DEL SISTEMADE CONTROL Y MONITOREO ELECTRÓNICO

DE MOTORES CUMMINS ISX SIGNATUREDiego Arley Velosa, Paula Andrea Ortega

Abstract—El presente documento muestra el diseño de unemulador para detección de fallas y diagnóstico del estadoeléctrico y electrónico del sistema electrónico para motoresCummins ISX. Con interfaz gráfica para interacción de máquina-usuario.

Index Terms—Emulador, arnés, interfaz gráfica,

I. INTRODUCCIÓN

EL transporte de carga pesada en Colombia es consider-ado uno de los ostiones principales de la economía, si

se tiene en cuenta que le aporta al producto interno brutoaproximadamente un 9%. El crecimiento vertiginoso de suparque automotor lo debe llevar a replantear estrategias querespondan al crecimiento del sector productivo, para que juntoslleven a Colombia a establecer las reglas de una verdaderacompetitividad.

Si bien, el gobierno ha consentido por años un sectorque parece ignorar las reglas de juego de la globalidad,tarde o temprano tendrá que asumir los costos de pretenderbuscar su sostenimiento mediante subsidios coercitivos. Alfinal del día deberá ser considerado, desarrollado y gerenciadocomo una verdadera empresa, por esta razón sus componentesconstitutivos primarios, como son los vehículos se les debedar el carácter de activo productivo y por supuesto con todoslos derivados que de éstos emanen.

Se debe garantizar una muy alta disponibilidad de estosactivos y como tal es menester y perentorio garantizar unaamplia cobertura de servicios tecnológicos que minimicenlos tiempos muertos y al mismo tiempo los riesgos a queestos activos están sometidos por causas de la informalidad.Las pérdidas por lucro cesante son imputables en un 90% aproblemas electrónicos y nos plantea el siguiente interrogante:£Se constituye una gran oportunidad de aportar desarrollotecnológico que mitigue dicho lucro y coadyuve con la com-petitividad de cara a las aperturas venideras?

En la mayoría de los casos cuando se presentan daños enlos módulos electrónicos, los conductores y/o dueños de losvehiculos, se dirigen a un taller de mecánica para que allí learreglen un problema que es electrónico. Se debe educar aeste sector para que cuando se presenten este tipo de fallasno se dirijan a un taller mecánico, deben dirigirse a gente

D. Velosa, P. Ortega

especializada y capacitada en electrónica para que le brindenuna solución adecuada e integral a sus problemas eletrónicos.

Cummins mediante un protocolo de comunicación seconecta el módulo y a través un software (llamado INSITE)realiza un escaneo para leer las fallas que este presente, otraaplicación que posee este software es que realiza una progra-mación al módulo con el fin de resetear cierta información enmemorias y procesadores.

El propósito es diseñar un emulador que identifique elestado de:

• Sensores y actuadores.• Arnés.• Módulo.

El emulador al ser conectado al arnés instalado en el vehículo,debe identificar el estado de cada uno de los sensores yactuadores del mismo.

También debe realizar purebas al arnés e identificar si hayalgún cable en corto que pueda afectar el funcionamientogeneral del sistema.

Enviar señales para identificar cuál es el dispositivo dañadode acuerdo a la falla que presente el módulo.

II. DESCRIPCIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL MÓDULO

El módulo de control electrónico (ECM) es el centro decontrol del sistema. Procesa todas las señales y envía ordenesal sistema de combustible, vehículo, y a los dispositivos decontrol del motor. El ECM efectúa pruebas de diagnósticoen la mayoría de sus circuitos y activará un código de fallasi se detecta un problema en uno de estos circuitos. Juntocon el código de falla que identifica al problema, también esalmacenada en la memoria una instantánea de los parámetrosde operación del motor en el momento de activación de lafalla. Los códigos de falla activos causarán que se activeuna lámpara de diagnóstico para avisar al operador. El ECMpuede comunicarse con la herramienta de servicio INSITE™ yalgunos otros controles del vehículo, tales como transmisiones,sistema de frenado antibloqueo (ABS), reducción automáticade deslizamiento (ASR), elementos de visualización de tableroelectrónico, etc., a través del nuevo enlace de datos o protocolode comunicación SAE J1939 ó del enlace de datos másantiguo SAE J1708. Algunos vehículos y equipo tendrán redesJ1939 que comunican varios de los controles inteligentes.

EMULADOR PARA SISTEMA ELECTRÓNICO 2

Los dispositivos de control del vehículo pueden controlartemporalmente la velocidad o torque del motor para efectuaruna de sus funciones, tal como cambio de velocidad de latransmisión, frenado antibloqueo, etc. El sistema de controlutiliza un número de sensores para proporcionar informaciónsobre parámetros de operación del motor. Estos sensoresincluyen:

1) Sensor de Temperatura del Refrigerante.2) Sensor de Temperatura del Aire de Admisión.3) Sensor de Presión del Múltiple de Admisión.4) Sensor de Presión/Temperatura de Aceite.5) Sensor de Posición del Cigüeñal del Motor (Solamente

Signature, ISX, QSX15).6) Sensor de Posición del Arbol de Levas del Motor.7) Sensor de Presión de Aire Ambiente.8) Sensor de Presión del Suministro de Combustible (So-

lamente Signature, ISX, QSX15).9) Sensores Frontal y Trasero de Presión del Riel (Sola-

mente Signature, ISX, QSX15).10) Sensor de Restricción de Entrada de Combustible.11) Sensor de Agua en el Combustible.12) Sensor de Presión del Tanque Húmedo.

Las siguientes entradas son proporcionadas por dispositivosdel OEM seleccionados:

1) Sensor de Posición del Pedal de Acelerador.2) Interruptor de Validación de Ralentí.3) Interruptores Selectores del Freno de Motor.4) Sensor de Nivel del Refrigerante.5) Sensores de Velocidad del Vehículo.6) Interruptores de Control de Característica, es decir;

Interruptores de Control de Crucero.7) Interruptor de Presión del Aire Acondicionado.8) Acelerador Remoto.9) PTO Remota .

10) Transmisión Top 2 Autoshift Sensor de Posición delCambio.

III. DESCRIPCIÓN DEL EMULADOR

El emulador para módulos cummins ISX, como su nombrelo indica funciona como un dispositivo que brinda un entornoanálogo de los motores cummins a sus respectivos módulosde control ISX con el fin de generar, adquirir e interpretarcada una de las señales correspondientes a los sensores,actuadores y/o dispositivos de entrada y salida del módulo.A diferencia de un simulador, que sólo trata de reproducir elcomportamiento del sistema, este emulador trata de modelarde forma precisa el dispositivo de manera que el módulofuncione como si estuviese siendo usado en el automotororiginal y además generar un diagnostico del estado eléctricoy electrónico del mismo. Aparte de la interpretación de losdispositivos de entrada y salida del sistema, es preciso emularel lenguaje de la máquina o el protocolo de procesamientode la información del módulo de forma virtual con el finde verificar incompatibilidades de software. Típicamente, unemulador se divide en módulos o bloques que correspondende forma precisa a los subsistemas del equipo emulado. Para

este emulador se han establecido los siguientes subsistemas detrabajo:

• Sistema de aplicación y adquisición de señales paradispositivos de entrada y salida.

• Sistema de procesamiento de datos del módulo ISX.• Sistema de diagnóstico de periféricos.• Interface grafica emulador-usuario.

Lo más común es que los cableados de comunicación no seanemulados, por razones de simplicidad y rendimiento.

Diagrama 1 - entradas-salidas del Emulador

A. Sistema de aplicación y adquisición de señales para dis-positivos de entrada y salida.

En este subsistema, se establece un protocolo de aplicaciónde señales o datos para la activación y la adquisición de lainformación referente de software configurado en el modulo,basado en las características físicas y/o eléctricas de cadauno de los componentes a ser probados y analizados, comomemorias, procesadores, comparadores, conversores y demáscomponentes que interactúan para el correcto funcionamientodel modulo ISX.

B. Sistema de procesamiento de datos del módulo ISX.

En este bloque de trabajo se realiza la respectiva compara-ción, verificación y corrección de la información adquiridadel modulo y de los periféricos conectados al emulador,con el fin de generar un diagnostico del estado eléctrico yelectrónico de dichos elementos y de esta forma tomar losrespectivos correctivos. Además, este bloque de procesamientotambién se encarga de almacenar la información utilizada en lareprogramación del software del modulo, con el fin de cargarlos parámetros de funcionamiento de todos los dispositivosprogramables internos.

C. Sistema de diagnóstico de periféricos

El sistema de diagnóstico de los periféricos es un módulodel emulador en el cual se lleva a cabo el respectivo protocolode prueba de cada uno de los sensores y actuadores conectados

EMULADOR PARA SISTEMA ELECTRÓNICO 3

y previamente establecidos al control ISX con el fin de evaluarla falla, el desgaste o el estado en general de los mismos y deesta forma poder determinar el tipo de mantenimiento que sedebe ejecutar.

D. Interface grafica emulador-usuario

El emulador cuenta con una interface grafica de fácilmanipulación que permite la visualización de las diferentesfallas y diagnósticos de los módulos y periféricos, así como dela ejecución de reprogramación de software para cada controlISX. Además, brinda la opción al usuario de generar unabase de datos en la cual se pueda almacenar el historial delos módulos que han sido reparados con anterioridad y lasrespectivas fallas presentadas.

PLACEPHOTOHERE

Paula Ortega Es tecnóloga en electrónica y comu-nicaciones de la ESCOM- Escuela de Comunica-ciones Militares en Factativá. Culminó su carreraen el 2005. En el año 2010 reanuda sus estudioen Ingeniería en Control en la Universidad DistritalFrancisco José de Caldas, en la ciudad de Bogotá.Actualmente trabaja en I+D Ingeniería Ltda. endonde se desempeña con tecnóloga en Electrónicay aspira finalizar su carrera satisfactoriamente.

PLACEPHOTOHERE

Diego Velosa Same again for the co-author.