Instrumentación de una Caja de Cambios de Velocidad de
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1. pedal del embrague a la hora de meter los cambios esto debido a que en un tractocami n se debe de hacer de forma correcta de llevar a cabo el doble pedalazo Procedimiento de Doble Pedalazo 1 Cuando est listo para hacer un cambio 2 Presione el pedal para desenganchar el embrague Instituto Tecnol gico Superior de Puerto Vallarta 10 Congreso Nacional de Mecatr nica Noviembre 3 y 4 2011 Puerto Vallarta Jalisco 3 Mueva la palanca de cambios a neutral 4 Suelte el pedal para aplicar el embrague A Cambios ascendentes desacelerar el motor hasta que las RPM y la velocidad de carretera sean 1guales Cambios descendentes acelerar el motor hasta que las RPM del motor se 1gualen con la velocidad de carretera 5 R pidamente presione el pedal para liberar el embrague y mover la palanca de cambios a la siguiente posici n de velocidad de engrane 6 Suelte el pedal para aplicar el embrague Al aplicar el embrague con la palanca de cambios en la posici n en neutral el operador puede controlar las RPM del engranaje de la flecha principal dado que est regulada por las RPM del motor Este procedimiento ayuda al operador a igualar las RPM de la flecha principal con la barra card n 2 5 Situaci n actual del simulador Actualmente el simulador de manejo para un tractocami n ya cuenta con un sistema de tres pantallas as mismo se esta desarrollando el mundo virtual en un motor de juegos Esto se hace2. 10 Congreso Nacional de Mecatr nica Noviembre 3 y 4 2011 Puerto Vallarta Jalisco Instrumentaci n de una Caja de Cambios de Velocidad de Tractocami n para un Simulador 3D P rez Reyes Oscar Alberto Sep lveda Cervantes Gabriel y Edgar Alfredo Portilla Flores Centro de Innovaci n y Desarrollo Tecnol gico en Computo Av Juan de Dios Bat s s n casi esq Miguel Oth n de Mendiz bal edificio del CIDETEC Colonia Nueva Industrial Vallejo Delegaci n Gustavo A Madero C P 07700 M xico D Resumen Este trabajo presenta la instrumentaci n de una palanca de cambios de un tractocami n realizado para un simulador de manejo de tractocamiones en ambientes inmersivos 3D Se aborda el planteamiento del proyecto teniendo en cuenta los requerimientos solicitados para el simulador as como los materiales disponibles para su elaboraci n Del mismo modo se muestra el prototipo de la palanca de cambios as como los m todos de conexi n interna como la adquisici n de datos hacia la computadora Finalmente se analiza el aporte de la palanca de cambios al simulador teniendo en cuenta que el prototipo puede ser aplicado en varios simuladores as como los alcances de la misma y posibles mejoras al dise o de la palanca como al m todo de adquisici n de datos Palabras clave Palanca de cambios Simulador de manejo instrumentaci n 1 Introducci n En la actualidad los tractocamiones son utilizados en gran parte de la in
3. ambios Ball joint gt E f Placa de posiciones Caja de cambios Fig 3 Dise o mec nico de la palanca de cambios 2 2 Dise o el ctrico de la palanca de cambios El dise o el ctrico de la palanca de cambios esta constituido principalmente por un interruptor tipo pull down el cual nos servir como la palanca de Instituto Tecnol gico Superior de Puerto Vallarta 10 Congreso Nacional de Mecatr nica Noviembre 3 y 4 2011 Puerto Vallarta Jalisco rango y con un switch para simular el funcionamiento del bot n multiplicador Se debe agregar un bot n en cada uno de las posiciones validas de la palanca de cambios en total seis con el fin de censar en que velocidad se encuentra operando Todos estos botones servir n para censar los movimientos que se hagan y ser n conectas a su vez a una tarjeta de adquisici n de datos en este caso se decidi usar una tarjeta Arduino la cual cuenta con 14 entradas digitales con las cuales se pueden leer todos las entradas constantemente adem s nos permite conectar la tarjeta a la computadora por medio de un puerto USB 2 En la tabla 1 podemos ver a mayor detalle las especificaciones de esta tarjeta Finalmente los datos obtenidos mediante la comunicaci n USB deben de ser transmitidos al programa que este ejecutando el simulador para llevar a cabo este proceso se programa una DLL Dynamic Link Library en Visual C Voltaje de operaci n Voltaje d
4. con el prop sito de mezclar las tecnolog as actuales de desarrollo de juegos con la tecnolog a de los simuladores Del mismo modo se adquiri un equipo de c mputo de altas capacidades graficas ya que este se encarga de procesar las im genes y llevarlas a las tres pantallas Lo anterior se puede visualizar de una mejor forma en la Figura 5 en donde se pueden apreciar las tres pantallas mostrando el mundo virtual que se utilizara para capacitar a los conductores de los tractocamiones Asociaci n Mexicana de Mecatr nica A C 242 Fig 5 Estado actual del simulador 3 An lisis de resultados Durante el proceso en el cual la palanca de cambios fue dise ada se pudieron ver los siguientes resultados e Es recomendable que el buje de la ball joint no sea de bronce debido a la maleabilidad de este material y con el uso se desgatar e El ranurado de la placa de posiciones debe de ser conforme a la libertad que proporciona el ball joint ya que esta no permite el movimiento en H con lo cual la forma final de la placa queda en forma de estrella e Es recomendable que en la placa de posiciones se coloque un material amortiguante tipo goma para suavizar el movimiento entre cambio y cambio y del mismo modo esta proteger los sensores de cada velocidad 4 Conclusiones En este documento se ha descrito un m todo para construir una palanca de cambios de velocidades de bajo costo para un tractocami n con el fin
5. de capacitar al personal La palanca puede adaptarse para el manejo de un carro con el simple hecho de modificar la programaci n de la DLL esto es desactivando los Instituto Tecnol gico Superior de Puerto Vallarta 10 Congreso Nacional de Mecatr nica Noviembre 3 y 4 2011 Puerto Vallarta Jalisco botones de la palanca de selecci n y el bot n multiplicador Es de gran importancia la inclusi n de esta palanca para un simulador de tractocami n ya que existen muchos problemas con el sistema de doble pedalazo en conductores nuevos La combinaci n de estos elementos nos permite medir los tiempos de respuesta de los usuarios y emitir una evaluaci n de la coordinaci n del usuario con lo cual el simulador no solo servir a para entrenar sino como m todo de evaluaci n de los conductores 5 Trabajos a futuro Los trabajos a futuro para el simulador se basan en dos puntos principales la interfaz y el sistema de control En el primer punto se tiene que desarrollar el sistema de pedales con el prop sito de poder integrarlo con la palanca y as poder corregir los errores en la t cnica de doble pedalazo utilizada en el manejo de un tractocami n As mismo en la interfaz se tiene que determinar el tablero que se utilizara en el simulador ya que este se puede hacer de dos formas directamente en el mundo virtual o instrumentando un tablero real Finalmente a pesar de que ya se cuenta con un volante instrumentado
6. dustria para transportar tanto las materias primas como los productos finales pero el manejo de estos equipos requiere de mucho tiempo de capacitaci n y pr ctica dado lo complejo de los sistemas que utiliza El adecuado manejo de la caja de cambios de un tractocami n es uno de los procesos m s Tel fono 52 55 1353 9649 Email oscar p r hotmail com Tel fono 52 55 3236 6151 Email gsepulvedac ipn mx 3 Tel fono 52 5729 6000 Ext 52510 Email edport22 gmail com Asociaci n Mexicana de Mecatr nica A C 239 complejos no solo por el hecho de que en los tractocamiones podemos encontrar cajas de velocidades que sean desde 10 velocidades hasta cajas tan complejas que cuentan con 20 velocidades ambos casos considerando las dos velocidades correspondientes a la reversa Pero la mayor dificultad consiste en lo que se conoce como procedimiento de doble pedalazo al hacer cambios de palanca 1 as como la pericia para poder hacer este proceso combinado con la habilidad de controlar el bot n multiplicador y la palanca de rango estos dos ltimos se pueden ver en la figura 1 Hacia arriba para Rango ALTO Hacia atr s para L Palanca de Rango Bot n de Control del Hacia abajo para Rango Multiplicador BAJO Hacia adelante para H Fig 1 Palanca de cambios Como se muestra en la figura 1 la palanca de cambios de un tractocami n cuenta con la palanca de rango y el bot n multiplicado
7. e entrada recomendado Voltaje de entrada limite 6 20V 14 de los cuales 6 cuenta con salida PWM Pines anal gicos I O AN Pines digitales I O Corriente de I O por Pin Corriente con 3 3V por pin 32 KB Memoria Flash ATmega328 SRAM 2 KB ATmega328 EEPROM 1 KB ATmega328 Velocidad del reloj 16 MHz Tab 1 Especificaciones de la tarjeta de control 2 3 Procedimiento para el manejo de la informaci n El proceso mediante el cual la palanca cumple sus funciones en un simulador consistes en cinco pasos principales que se pueden ver en la Figura 4 Asociaci n Mexicana de Mecatr nica A C 241 Primero el usuario del simulador maniobra la palanca esta manda una se al que ser interpretada por la tarjeta de adquisici n de datos esta procesa la imagen y la env a a una computadora encargad de procesar el mundo virtual en el la simulaci n se desarrolla La computadora interpretara la se al y modificara la simulaci n seg n corresponda la posici n de la palanca finalmente todo este proceso lo podr percibir el usuario en un monitor Este proceso se lleva a cabo durante todo el tiempo que la simulaci n esta activa en un ciclo infinito por lo cual siempre se conoce la posici n de la palanca Fig 4 Ciclo de procesamiento de datos 2 4 Consideraciones para la correcta simulaci n Se debe de tener en cuenta que para el simulador se debe de programar igualmente el uso correcto del
8. estantes se utilizan una vez en el intervalo bajo y una vez en el intervalo alto Sin embargo cada una de las cuatro posiciones del intervalo alto se puede dividir con la relaci n velocidad alta y baja con el multiplicador 2 Asociaci n Mexicana de Mecatr nica A C 240 2 1 Dise o mec nico de la palanca de cambios El funcionamiento mec nico de la palanca ser a el mismo que el de una palanca convencional con la variante de que sta al ser puesta en alguna posici n se proceder a oprimir un bot n que estar localizado en una caja en vez de mover los engranes de una caja de cambios Para otorgar un movimiento libre a la palanca de cambios en la caja se une a ella utilizando una articulaci n tipo ball joint pero este movimiento a su vez debe estar limitado por las posibles posiciones que va tomar la palanca de cambios Como se muestra en la Figura 3 la palanca se introduce en tubo de acero al alto carb n de un calibre de 18 equivalente a 25 4 mil metros esto con el fin de contar con un materia suficientemente duro para que no se deforme al momento de utilizarlo este tubo se conecta a la ball joint la cual a su vez estar unida a la tapa de la caja la caja en su interior cuenta con una placa de acero al alto carb n de un calibre m nimo de 3 16 equivalente a 4 67 mil metros que es la encargada de limitar el movimiento de la palanca 3 S lt Mango de la palanca Botones Multiplicador Rango tz Palanca de c
9. no es uno de tractocami n quedando pendiente el sustituirlo por uno real El sistema de control consistir a en integrar correctamente los sistemas pendientes de interfaz en el mundo virtual a base de programaci n de la tarjeta Arduino y la programaci n que esto requiera Referencias 1 Transmisiones de Servicio Pesado Manual Instrucciones para el conductor Roadranger Octubre 2007 2 Manual de Servicio Transmisi n Julio 2007 Asociaci n Mexicana de Mecatr nica A C 243 3 Bengoechea E Palanca haptica vers til de bajo costo para simuladores de conducci n y entretenimiento Universidad de Navarra pag 10 Espa a Sep 2001 Instituto Tecnol gico Superior de Puerto Vallarta
10. r hay que tener en cuenta que no todos los tractocamiones cuentan con Instituto Tecnol gico Superior de Puerto Vallarta 10 Congreso Nacional de Mecatr nica Noviembre 3 y 4 2011 Puerto Vallarta Jalisco la palanca de rango las cajas de 10 y 12 velocidades solo cuentan con el bot n multiplicador Todo lo anterior genera la necesidad de un equipo especializado parar la capacitaci n de los operadores en un medio seguro dando como resultado la existencia de los simuladores de manejo enfocados a los tractocamiones los cuales deben de contar con una palanca de cambios de alto realismo 2 Dise o de la palanca de cambios El primer concepto que se debe de definir es el tipo de caja que se utilizar debido a que el simulador en el cual ser montada dicha palanca est dise ado para un tractocami n con una caja de 15 velocidades 13 hacia adelante y dos m s marcha atr s se realiza el dise o para este tipo de palanca El primer punto a considerar es el funcionamiento mec nico de la palanca de cambios al igual que las palancas de los autom viles convencionales los cambios en un tractocami n se realizan en H como se muestra en la Figura 2 la caja de velocidades cuenta con 6 posiciones 515 TIN Baja Alta laz Alta AY Go Fig 2 Patr n de cambios de la caja de 13 marchas Como su nombre lo indica la velocidad inicial solamente se utiliza para el arranque las cuatro posiciones delanteras r
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