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Electrónica embarcada en sistemas de transporte (primera parte)

Desde hace unos años, los sistemas electrónicos embarcados en los distintos tipos de transporte han ido evolucionando e incrementándose día a día. Lejos han quedado ya, por ejemplo, los autobuses con canceladoras de billete mecánicas o magnéticas, con paneles de información exclusivamente de LCD’s alfanuméricos en los propios vehículos y en las paradas.

Más adelante llegaron esos  primeros autobuses que incorporaban un rudimentario sistema de control de flotas de los vehículos con procesadores de 8-16 bits que controlaban un módem GSM/GPRS y un chip GPS para enviar la posición a una central de datos, que más adelante, aprovechando la conexión de Internet, empezaban a dar un servicio de acceso a Internet muy lento y con muchos problemas a los viajeros, o las paradas con información del tiempo de espera de los autobuses aprovechando la localización y transmisión de datos por Internet…

 

 

A lo largo de los últimos años, se han ido incorporando sistemas más complejos con ordenadores embebidos (bien sea en formatos cerrados predefinidos o en placas diseñadas a medida con módulos embebidos con procesadores tipo ARM). Esto permite añadir más funciones al sistema embarcado, como, por ejemplo, lectura de tarjetas inteligentes de transporte, conexión de cámaras de vigilancia, integración de sistemas de navegación GNSS, presentación de sistemas de información/entretenimiento (infotainment) con geolocalización para ofrecer información turística, sistemas de guiado del vehículo con las líneas de la carretera, etc.

 

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-kontron                     Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-ecomovilidad

 

Para que sea posible que todos estos sistemas evolucionen y añadan todas estas nuevas funcionalidades, y las que puedan llegar en el futuro, los sistemas embarcados deben ser escalables y fácilmente de sustituir por otros sistemas compatibles. De este hecho, se deriva la importancia de usar sistemas estándar probados  a lo largo de los años, con largos ciclos de vida, con cumplimiento de especificaciones asociadas al transporte (como por ejemplo, la EN 50155), con soporte de rangos de funcionamiento de temperatura extendido, con soporte de vibraciones, etc.

En función de nuestra capacidad de diseño, o si, por ejemplo, nos vemos limitados en el espacio por unas dimensiones que no tienen los ordenadores estándar, podemos optar por hacer un desarrollo de un sistema con nuestra caja y la placa de control o usar un sistema ya terminado.

Sistemas terminados o de diseño cerrado

Dentro de los sistemas de diseño cerrado, podemos encontrar diferentes tipos, si los clasificamos por la funcionalidad para la que han sido diseñados. Por ejemplo:

  • Ordenador embebido de control o gestión. Son ordenadores embarcados en los que se recoge, por ejemplo, información de los sensores colocados a lo largo del vehículo (autobús, tren, avión, etc.) para presentar el estado general del sistema o donde se ejecuta la aplicación de navegación GPS o donde se efectúan las operaciones de cobro de billete, etc.

 

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-avalue
Sistema de gestión de vehículos de transporte de mercancías. Ordenador embebido de Avalue

 

  • Servidores para conexión por cable o inalámbricos (WLAN/Celular). Son dispositivos especializados en dar conexión inalámbrica para proporcionar acceso a Internet a los pasajeros del vehículo, al ordenador principal, a dispositivos autónomos (IoT), etc.

 

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-kontron

  • DVR (Digital Video Recorder). Equipos especializados para la gestión de cámaras para sistemas de grabación digitales de video.

 

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-kontron TRACe V304-TR

 

  • Gateways inalámbricos para sensores (Zigbee/WiFi). Plataformas de concentración de datos para los sensores inalámbricos repartidos a lo largo del medio de transporte (tren, avión, etc.)

 

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-digi-smart-gateway
Digi Smart Gateway

 

  • Sistemas PC con pantalla para información o gestión (Panel PC). Equipos con información del trayecto, anuncios, vídeo streaming a demanda, etc.

 

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-kontron-TRACe-HMID104
Kontron TRACe HMID104

 

Todos estos sistemas deben tener unas características de diseño especiales para ir embarcados en medios de transporte.

Una característica fundamental, es que deben ser sistemas fanless, para evitar que las vibraciones derivadas del movimiento produzcan averías en los mismos, provocando un calentamiento de la CPU, que pueda llevar a su destrucción. Por ello, se utilizan disipadores pasivos para evacuar el calentamiento de los circuitos principales (CPU, chipset, GPU,…) a través de la propia carcasa. Un ejemplo de carcasa disipadora es el de la imagen siguiente, el VMS-BYT de Avalue.

Venco-Electrónica embarcada en sistemas de transporte-VMS-BYT-avalue
VMS-BYT de Avalue

 

Por esta necesidad de reducir la generación de calor, y por el entorno en el que se suelen ubicar estos dispositivos, que obliga a que sus componentes soporten rango extendido de temperaturas, se suelen usar procesadores de bajo consumo como Intel® Celeron®/Atom™.

Otro punto crítico de estos sistemas es el almacenamiento de datos. Los sistemas de almacenamiento que utilizan todos estos dispositivos también deben estar adaptados al entorno de trabajo complicado de los medios de transporte, por lo que se usan, como norma general, dispositivos de almacenamiento sin partes mecánicas, como discos duros SSD o discos de memoria Flash, sistemas de absorción de las vibraciones en los puntos de sujeción, etc.

Otro punto fundamental a la hora de adquirir un equipamiento cerrado para ir embarcados  en un medio de  transporte es la certificación incluida de cumplimiento de algunas estrictas normas, como por ejemplo la norma militar MIL-STD-810G o la EN 50155:2007 y la EN 50121-3-2:2007 (exclusivas para el entorno ferroviario), para garantizar el cumplimiento de requisitos sobre vibraciones,  choques (shocks), temperatura, humedad, emisiones electromagnéticas, etc.

En próximas entradas, se hablará de electrónica apropiada a sistemas de transporte para hacer desarrollos a medida

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