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Telemetría: Componentes de un sistema de telemetría
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1) COMPONENTES DE UN SISTEMA DE TELEMETRÍA
- Acelerómetros
- GPS
- Sensores
- Vídeo
ACELERÓMETRO:
Se trata de un componente que mide el cambio de velocidad respecto al tiempo. La unidad de medida es el  – cuántos metros por segundo ganas o pierdes cada segundo. Operando 
La aceleración de la gravedad es conocida y mide aproximadamente 9,8 m/s2. Por ello es normal medir nuestra aceleración con respecto a la misma. Si dividimos la aceleración en m/s2 entre 9,8 obtendremos la aceleración en unidades “G”. La aceleración de la gravedad es 1G. El peso de la goitibera representa 1G.
Esta aceleración puede medirse en el eje longitudinal ( delante-detrás ), con lo que nos medirá la aceleración y la frenada. La aceleración depende de la pendiente de la carretera – ya vimos que es aproximadamente igual al % de la misma: 15% pendiente = 0,15 G ). La frenada es mucho más potente, pudiendo alcanzar valores máximos cercanos a 0,8 – 0,9 G.
La aceleración en el eje transversal ( izquierda-derecha ) mide el agarre en curva. Una gran aceleración lateral permite trazar una curva de un radio determinado a mayor velocidad. Los valores máximos sostenidos en carrilanas punteras y bien ajustadas pueden alcanzar los 1,1-1,2 G
Algunos acelerómetros, denominados “de tres ejes”, permiten medir también la aceleración en el eje vertical ( arriba-abajo ). No es tan necesario pero colabora en el análisis de la suspensión y la transmisión de las oscilaciones a la masa suspendida.
Los acelerómetros se deben de calibrar con la goitibera parada y en un suelo horizontal. Es fácil comprobar la precisión del mismo: colócalo vertical con la parte derecha – o izquierda - hacia el suelo y debería marcar una aceleración lateral de 1G ( la aceleración de la gravedad ).
Es importante que la fijación al vehículo sea sólida para que no se mueva respecto al chasis y nos dé datos erróneos. También hay que considerar que la inclinación de la carretera influye ligeramente en la medición: un acelerómetro parado en una pendiente descendiente del 10% marcará una aceleración de 0,1G. Por ello, a las deceleraciones máximas en las frenadas deberías de restar entre 0,05 y 0,2 G en función del porcentaje en ese punto para obtener la cifra real.
Del mismo modo, el balanceo lateral del chasis en las curvas falsea ligeramente los datos de aceleración lateral ( una inclinación de 1º aumenta la aceleración lateral en 0,01G.
Por último, los máximos absolutos de aceleración lateral no son especialmente representativos, es más interesante fijarse en la máxima aceleración lateral sostenida a lo largo de la curva.
GPS:
La gran mayoría de sistemas se basan en el GPS para fijar la posición del vehículo. Un GPS funciona recibiendo la hora que reciben de distintos satélites ( con altísima precisión ) y, mediante cálculos trigonométricos, deduciendo su posición.
La precisión del sistema está limitada por motivos militares. En nuestro caso es suficiente para nuestros cálculos de velocidad, posición y trazada aproximada pero no para tanto como para estudiarla con detalle para mejorarla. En competición en circuito de alto nivel se puede mejorar esta precisión complementándolo con radiobalizas en el trazado.
Un dato importante es la frecuencia de actualización: lo más habitual en los GPS comerciales ( TomTom, teléfonos inteligentes, etc. ) es que calculen su posición una vez por segundo ( 1 Hz ).
Se pueden acceder GPS externos más potentes con una frecuencia de refresco de 5 Hz – 5 veces por segundo – y las centralitas de automovilismo ofrecen en opción GPS de 20 Hz. Una frecuencia de 5 Hz permite que el “dibujo” de la trayectoria sea más “redondeado” y no una sucesión de trazos rectos. Piensa que a 72 Km/h ( 20 m/s ) un GPS a 1Hz actualiza su posición cada 20m, uno a 5 Hz cada 4m y uno a 20 Hz cada metro.
Una estrategia muy efectiva que ofrecen algunos sistemas es combinar la posición del GPS con los datos del acelerómetro ( que tiene frecuencias de actualización más altas, habitualmente mayores de 5Hz ) para calcular la posición del vehículo en los puntos entre medida y medida del GPS. Esto permite activar funciones ( cronómetros y similares al pasar por un punto ( salida, meta o puntos intermedios ) con suficiente precisión. De nuevo, este cronometraje se puede mejorar empleando radiobalizas en el recorrido.
Nosotros empleamos con éxito el GPS externo Dual XGPS 150 ( también conocido como Axxera ). Puedes encontrarlo en expansys.com o amazon.es por unos 90-120 €
SENSORES
Los sistemas más avanzados permiten integrar los datos de sensores externos de otros parámetros del vehículo. Esto permite combinar la información de GPS y aceleración con otros sistemas para mejorar tanto la puesta a punto como el pilotaje.
Los más interesantes para los Deportes de Inercia, de menor a mayor complejidad son:
- Freno: Detectan la activación del freno. Tenemos dos opciones:
· Encendido-apagado. Solo nos informan de si estamos pisando el freno o no. Pueden activarse mecánicamente en el pedal o mediante un sensor en el circuito hidráulico. Es similar a la luz de freno de un coche.
· Presión de freno. De nuevo pueden ser mecánicos en el pedal o incluidos en el circuito ( o, incluso, un en el circuito delantero y otro en el trasero ). Nos permiten estudiar la presión ejercida por el piloto a lo largo de la frenada.
- Columna de dirección: Indica la posición del volante en cada momento. Fundamental para estudiar el pilotaje. Consiste en un potenciómetro movido por una pequeña polea conectada a la columna de dirección y una correa de goma. La frecuencia de actualización de los sensores relacionados con el pilotaje no tiene que ser muy elevada ( siempre menores a 10 Hz ). Más detalle no aporta información relevante y llena las gráficas de “dientes de sierra”. De hecho, en muchos casos se recurre a procedimientos estadísticos como medias móviles para suavizarlas y hacerlas más inteligibles.
- Velocidad en rueda. Aunque la velocidad ya la podemos determinar con exactitud por el GPS y el acelerómetro, los sensores de velocidad en rueda nos permiten detectar si una rueda bloquea antes que otra en una frenada o las diferentes velocidades de giro entre las ruedas exteriores e interiores en una curva.
- Suspensiones. Permiten analizar el comportamiento de las suspensiones. Pueden ser lineales ( con una forma similar a la de un amortiguador ) o potenciómetros conectado a la bieleta de suspensión que miden el giro de la misma. Son una herramienta muy potente pero cara y que precisa de una tasa de refresco muy elevada ( al menos 200 Hz ) para ser útil.
- Otros sensores con menos aplicaciones: Altura libre al suelo medida con rayos láser ( carísimos ), sensor giroscópico para detectar subviraje y sobreviraje ( poco preciso en entornos de vibración ).
Todos los sensores necesitan una fuente de alimentación ( ojo con las normativas FDI y FISD sobre baterías y fuentes de energía ). La mayoría de ellos consisten en una resistencia variable en función de la posición ( longitud o giro ) del sensor, de modo muy similar al mando de un Scalextric.
De esta manera, el voltaje en el circuito del sensor varía entre 0V y el voltaje de la batería y la centralita traduce este voltaje al valor del parámetro ( grados de giro de volante, milímetros de compresión de la suspensión ) gracias a una calibración que hemos realizado previamente.
VÍDEO
Ya es habitual grabar la bajada con una cámara subjetiva ( GoPro y similares ) para analizar el pilotaje. Algunos sistemas permiten superponer a la imagen los datos de la telemetría ( velocidad, aceleración y sensores ) en tiempo real. Esto es muy gráfico y útil si tenemos el tiempo y los conocimientos necesarios para analizarlo. Algunos permiten incorporar varias cámaras ( recorrido, piloto, ruedas... )
Es posible incorporar varias informaciones a una grabación simple de vídeo con un poco de imaginación si logramos que en el vídeo, además de la bajada, aparezcan los siguientes elementos:
- Velocidad y tiempo: mediante un velocímetro de bicicleta o GPS con dígitos grandes.
- Acelerómetro: Un teléfono inteligente o iPod con una sencilla aplicación.
- Sensor de freno: Una luz led de bicicleta conectada a un sensor de freno de manera que se encienda cuando estamos frenando. A la derecha del volante en la imagen.
- Posición del volante: Aunque es evidente, es cómodo añadir una tira de color vivo ( amarillo, rojo ) en la parte superior del volante para ver fácilmente su posición exacta.
- Suspensiones: Aunque no es muy “científico” se puede observar mejor su funcionamiento colocando una cámara en el exterior enfocando a la rueda. Las cámaras graban a 24 o 30 imágenes por segundo ( 24-30 Hz ). Si ofrecen cámara lenta aumenta a 60 Hz o más. Ojo con la fijación y con los golpes…
Vídeo de ejemplo.
El lugar más habitual para fijar la cámara es en el entorno del arco de seguridad para que salga el habitáculo y la vista delantera del recorrido. Haz pruebas para ver el efecto de las vibraciones en la imagen. Las cámaras que graban en tarjetas de memoria suelen dar menos problemas respecto a esto que las mecánicas de cinta o disco. La fijación en el casco da una visión distinta pero suele sufrir de más movimientos.
© Calixto García. Zonagravedad.com. Permitido el uso incluyendo enlace a la fuente. |
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