CONTROL INALÁMBRICO A DISTANCIA DE UN MÓVIL

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALCENTRO DE ESTUDIOS CIENTFICOS Y TECNOLGICOS NO. 3 ESTANISLAO RAMREZ RUIZ

SEMINARIO:

ELECTRNICA DE POTENCIA

CONTROL INALMBRICO A DISTANCIA DE UN MVIL

AUTORES:

DERLIS HERNNDEZ LARA JOS IGNACIO RIVERA HERNNDEZ LUIS FERNANDO SALCEDO HERNNDEZ LUIS SALINAS CRUZ

INSTRUCTOR:

ING. ANTONIO SEBASTIN LIMA ALARCN

ECATEPEC, ESTADO DE MXICO JUNIO DEL 2006TESINA: CONTROL INALMBRICO A DISTANCIA DE UN MVIL

CECYT # 3 ESTANISLAO RAMREZ RUIZ

Dedicatorias:Dedico este trabajo: A mis padres: Quienes siempre se sacrificaron por darnos a mis hermanos y a m la oportunidad de superarnos sin esperar nunca nada a cambio y cuyo deseo fue ver terminada esta obra A mis hermanos: Porque de ellos siempre he recibido apoyo moral en todo lo que realizo A mi escuela: Que es un gran instituto y porque estoy orgulloso de ser politcnico A mis profesores: Quienes siempre se esfuerzan por formar profesionales de provecho en beneficio de Mxico Por los conocimientos y experiencias transmitidas durante nuestra estancia en esta casa de estudios A toda mi familia: De quienes siempre recibo muestras de apoyo A mis compaeros y amigos: Con quienes convivimos durante nuestra preparacin, compartiendo desvelos y alegras, apoyndonos mutuamente sin condiciones y Porque de ellos tambin aprend mucho A Mxico: Porque me enorgullezco de haber nacido en este pas y porque me ha dado la oportunidad de estudiar y aprender A todos ellos:

Gracias

TESINA: CONTROL INALMBRICO A DISTANCIA DE UN MVIL

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ndice GeneralJustificacin Resumen Introduccin Unidad I Radiofrecuencia I.2 Teora Electromagntica de Maxwell I.3 Ondas de Radio I.3.1 Primeras Transmisiones por Radio I.3.2 Desarrollos Durante el Siglo XX I.3.3 Usos de la radio I.3.4 Transmisin y Recepcin de Ondas de Radio I.4 Bandas I.4.1 Frecuencias de Radioaficionados 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 13 15

Unidad II. Circuitos Electrnicos Radio Control II.2 Filtros RC (Resistencia - capacidad) II.2.1 Transmisor modulado por tonos II.2.2 Receptor monocanal para Radio control II.2.3 Receptor de Radiocontrol para 2 canales II.3 Mdulo Transmisor II.4 Mdulo Receptor II.5 Salidas Usando Rels

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Unidad III. Antenas III.2 Tipos de Antenas III.2.1 Antenas Prcticas III.2.2 La Antena Vertical de 1/4 de Onda III.2.3 El Dipolo en V Invertida III.2.4 Antenas para Espacios Reducidos III.2.5 Antenas Cortas con Inductancias III.2.6 Antenas Cortas con Cargas Lineales III.2.7 Antenas Cortas con Carga Capacitiva III.2.8 Antenas Dipolos Multibanda III.2.9 Antenas para VHF y UHF III.3 Antenas Verticales para V-UHF III.3.1 Antenas Direccionales para V-UHF III.3.2 Aspectos Legales de la Instalacin de Antena Unidad IV. Codificadores y Decodificadores Codificadores Decodificadores

29 30 34 35 35 36 36 36 37 37 37 38 38 38 41 41 41


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Unidad V. Inversin Del Sentido De Giro En Motores De Corriente Continua V.2 Mtodos De Controlar El Sentido De Giro De Los Motores De C.C. V.2.2 Puente H V.2.3 Control De Direccin Por medio del Circuito Integrado L293B V.2.4 Aplicacin prctica V.2.5 Circuito de control V.2.6 Motores de C.C. V.2.6.1 Las partes principales de un motor

43 43 45 47 48 49 50 52

Unidad VI. Elementos de Electrnica Electrnica, componentes electrnicos: Resistor, Capacitor, Inductor, Diodo, Reguladores. VI.2 Sensor foto resistivo VI.2.2 Sensores VI.2.3 Principios O Efectos En Los Que Se Basa La Aplicacin De Los Sensores VI.2.4 Compuertas Lgicas VI.2.4.1 Compuerta ADN De 2 Entradas VI.2.4.2 Compuerta AND De 3 Entradas VI.2.4.3 Compuerta OR VI.2.4.4 Compuerta Inversor (NOT) VI.2.4.5 Compuerta NOR VI.2.4.6 Compuerta NAND VI.2.4.7 Compuerta EXOR VI.2.4.8 Anlisis De Circuitos Combinacionales Unidad VII. Transistores Y Electrnica De Potencia VII.2 Electrnica De Potencia VII.3 Semiconductores De Alta Potencia VII.3.1 Mdulos De Potencia VII.3.2 Semiconductores De Baja Potencia VII.4 Transistor: VII.4.1 Tipos De Transistor VII.4.2 El Transistor De Potencia VII.5 Modos De Trabajo VII.6 Transistores Bipolares (BJT - Bipolar Junction Transistor) VII.6.1 Transistores De Efecto De Campo (FET - Field-Effect Transistor) VII.6.2 Aplicacin De Los Transistores VII.7 Tiristor

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57 58 60 61 61 62 64 64 65 65 66 66

69 69 71 71 72 72 72 73 74 75 76 77 78 79


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Unidad VIII. Rectificadores VIII.2Rectificador De Onda Completa Mediante Dos Diodos VIII.3 El Diodo De Potencia VIII.3.1 Modelos Estticos Del Diodo VIII.4 Inversores VIII.5 Interruptor Chopper VIII.6 Tipos De Relevadores VIII.6.1 Caractersticas Generales VIII.6.2 Relevadores Electromecnicos. VIII.6.3 Relevadores De Tipo Armadura VIII.6.4 Relevadores De Ncleo Mvil VIII.6.5 Relevador Tipo Reed O De Lengeta VIII.6.6 Relevadores Polarizados VIII.6.7 Relevadores De Estado Slido

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Unidad IX. Desarrollo del Proyecto IX.2 Material IX.3 Desarrollo: IX.4 Conclusiones Glosario de trminos Bibliografa

90 90 94 108 109 112


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JustificacinActualmente nuestro pas atraviesa una etapa de modernizacin en lo que se refiere a la industria, cada da mas empresas buscan controlar sus procesos usando mecanismos ms sofisticados y compactos, que en conjunto ayuden a obtener una mayor produccin en un menor factor de tiempo y con una calidad superior, representando as una mayor utilidad para el empresario y Mxico. En nuestro pas el Instituto Politcnico Nacional se encarga de preparar tcnicos de calidad, capaces de disear sistemas y proponer soluciones a los problemas que se presentan en los diversos campos laborales. Todos conocemos un juguete mvil a control remoto el cual, bsicamente se ve sencillo y no tan sofisticado pero que cuenta con un principio de funcionamiento muy completo, aplicable tambin a procesos que van desde el control de la luz en nuestros hogares hasta el desplazamiento de una maquina en la industria. Que pasa cuando el proceso requiere ser operado desde una distancia considerable, o simplemente se requiere un mayor confort de manejo? Todo lo anterior nos llevo a realizar un extensa investigacin que en conjunto a los conocimientos adquiridos en el Seminario nos permitieran construir un prototipo para la demostracin de esta tecnologa; conociendo as a fondo todas sus caractersticas de funcionamiento y quedando una experiencia para compartir en un futuro en el campo laboral.


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ResumenEn este trabajo, encontrars informacin y todo lo necesario para, elaborar controles a distancia y sin cables, es decir todo lo referente a radiofrecuencia y circuitos electrnicos de control remoto. Adems encontraras algunos dispositivos recomendados para dicho control de radiofrecuencia, tambin estn incluidos los circuitos necesarios, y explicaciones de por que se usan algunos dispositivos y para que nos sirven. Se plantea como fue el desarrollo de nuestro prototipo, los inconvenientes que se tuvieron y que fueron surgiendo durante el desarrollo del mismo, y las soluciones que le dimos y el por que de dichas soluciones, adems se plantean otras posibles soluciones. Sobre el desarrollo de nuestro prototipo se muestran fotografas que dan evidencia al mismo, y los pasos que fuimos siguiendo. Adems de radio control encontraras consideraciones muy importantes y prcticas como motores de c.c., las diferentes formas de invertir el giro en dichos motores, todo lo que necesitas saber sobre antenas para mayor eficiencia en radiofrecuencia, se habla sobre los antecedentes de la radiofrecuencia. Te presentamos las consideraciones ms relevantes sobre electrnica, electrnica de potencia y dispositivos electrnicos, para que puedas comprender y analizar todos los circuitos mostrados en este trabajo. Menos a fondo pero, no por eso con menos importancia se habla un poco sobre sensores (LDR), codificadores, decodificadores, compuertas lgicas, etc. Si lo que deseas es aplicar el control remoto, para cualquier dispositivo, o para cualquier aplicacin, aqu tienes una base muy importante sobre lo que debes considerar, saber y armar, para lograr tu objetivo. Todos los temas presentados estn detallados conforme a lo necesario para aplicarlo en radiofrecuencia, hay un glosario de trminos para consulta rpida de algunos significados, y bibliografa para un estudio ms a detalle. Esperamos y este trabajo les sirva de ayuda y que lo aprovechen al mximo.


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IntroduccinEn la actualidad la automatizacin y el control juegan un papel muy importante en las industrias en todo el mundo, una forma de control a distancia y sin cables (inalmbrico), es a travs de un control remoto, el cual basa su principio de funcionamiento en la radiofrecuencia que es la frecuencia utilizada para manipular o enviar algn tipo de seal a distancia a un elemento o dispositivo receptor esto se hace atravs de ondas electromagnticas, y con la ayuda de antenas. El radio control es una tcnica que permite el manejo de un objeto a distancia y de manera inalmbrica con un transmisor encargado de enviar las rdenes y el receptor, encargado de ejecutarlas. Esta tcnica de radio control, se puede usar para un sin fin de aplicaciones, desde controlar un juguete como es el caso de un carrito a control remoto, hasta manipular a un robot, un brazo mecnico, controlar un proceso industrial, un montacargas, etc. Y como ya se menciono para el control inalmbrico a distancia se necesita tener conocimiento sobre radiofrecuencia, la cual tambin tiene sin fin de aplicaciones como, la comunicacin a travs de celulares, el Internet inalmbrico, para las transmisiones de radio etc. Claro esta que todas estas aplicaciones de radiofrecuencia van de la mano con el avance de la ciencia y la tecnologa, y una rama importante de la ciencia es la electrnica, la cual tambin tiene un sin fin de aplicaciones, por que en la actualidad todo esta hecho a base de componentes electrnicos. Por lo que tambin, surgi a lo que llamamos electrnica de potencia que es una rama de la electrnica que se refiere a la aplicacin de dispositivos electrnicos, principalmente semiconductores, al control y transformacin de potencia elctrica. Esto incluye tanto aplicaciones en sistemas de control como de suministro elctrico a consumos industriales o incluso la interconexin sistemas elctricos de potencia. Como vemos la electrnica de potencia esta ligad directamente con el control, y nosotros realizaremos un control a travs de radiofrecuencia y tcnicas de radio control. De aqu la importancia de involucrar estas dos grandes ramas de la ciencia y tecnologa actual, y utilizar de manera adecuada de tal modo que podamos lograr un control, pero, dicho control ser adems de todo inalmbrico y a distancia. Por todas estas consideraciones y por la curiosidad de saber el por que de las cosas, a continuacin presentamos esta recopilacin de consideraciones relevantes y sobresalientes de la radiofrecuencia, electrnica, electrnica de potencia, antenas, motores, etc. Y los pasos para realizar un juguete en este caso un mvil (carrito) a control remoto y los aspectos a considerar en la elaboracin de dicho carrito.


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Unidad I RadiofrecuenciaPara lograr los objetivos de nuestro proyecto es necesario tener conocimiento de ciertas ramas de la ciencia y la tecnologa. Como queremos controlar nuestro mvil (juguete) a distancia y de manera inalmbrica, es necesario tener conocimiento sobre como podemos lograrlo, por lo que es importante conocer sobre radiofrecuencia lo cual nos permitir alcanzar este objetivo. Es la frecuencia utilizada para manipular o enviar algn tipo de seal a distancia a un elemento o dispositivo receptor esto se hace atravs de ondas electromagnticas, y con la ayuda de antenas. Es muy utilizada para la realizacin de los programas de radio, para el control a distancia e inalmbrico de un aparato electrnico (reproductor de msica, juguetes (fig. 1.1), celulares, micrfonos, alarmas para vehculos, sistemas de seguridad, telfonos inalmbricos, control de robots (fig. 1.2) y otros sistemas de control remoto. etc.).

Fig. 1.1 Juguete (carrito)

Fig. 1.2 Robot


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1.2 Teora electromagntica de Maxwell. El fsico escocs James Clark Maxwell (1831-1879) desarrollo en el ao de 1865 su teora electromagntica; demostr matemticamente la existencia de campos magneticos y elctricos mutuamente perpendiculares y que a manera de ondas, podan propagarse tanto en el espacio vaci como por el interior de algunas sustancias materiales. Maxwell comparo las ondas luminosas con sus tericas ondas electromagnticas, y supona que ambas deberan presentar las mismas caractersticas y propiedades es decir, presentar campos elctricos y magneticos y viajar en el espacio (fig. 1.3). Esta teora se pudo comprobar experimentalmente hasta 1888, gracias al fsico alemn Hendrich Hertz, quien logro enviar por el espacio, campos electromagnticos viajeros, que se convirtieron en los predecesores de las actuales ondas de radio. Y es as como comienza la era de las telecomunicaciones y a la vez se hacia buena la teora de Maxwell de la naturaleza de la luz como ondas electromagnticas o radiaciones electromagnticas.

Fig. 1.3 Onda luminosa presenta campos elctricos y magneticos perpendiculares.

Ejemplos de ondas electromagnticas son:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Las seales de radio y televisin Ondas de radio provenientes de la Galaxia Microondas generadas en los hornos microondas Radiacin Infrarroja provenientes de cuerpos a temperatura ambiente La luz La radiacin Ultravioleta proveniente del Sol, de la cual la crema antisolar nos preteje la piel 7. Los Rayos X usados para tomar radiografas del cuerpo humano 8. La radiacin Gama producida por ncleos radioactivos


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1.2.1 Ondas de radio Tambin conocidas como ondas hertzianas, las ondas de radio son ondas electromagnticas de menor frecuencia (mayor longitud de onda) y menor energa que las del espectro visible. Se generan alimentando una antena con una corriente alterna. El primer sistema prctico de comunicacin mediante ondas de radio fue el diseado por el italiano Guglielmo Marconi, quien en el ao 1901 realiz la primera emisin trasatlntica radioelctrica, mediante ondas electromagnticas, dando lugar a lo que entonces se denomin telegrafa sin hilos. Otros inventores, como Orsted, Faraday, Hertz, Tesla, Edison haban realizado anteriormente estudios y experimentos en este campo, los cuales sirvieron de base a Marconi. La radio es una tecnologa que posibilita la transmisin de seales mediante la modulacin de ondas electromagnticas. stas son ondas que pueden propagarse tanto a travs del aire como del espacio vaco y no requieren un medio de transporte. Una onda de radio se origina cuando una partcula cargada (por ejemplo, un electrn) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagntico. Otros tipos de emisiones que caen fuera de la gama de RF son los rayos gamma, los rayos X, los rayos csmicos, los rayos infrarrojos, los rayos ultravioleta y la luz visible. Cuando la onda de radio acta sobre un conductor elctrico (la antena), induce en l un movimiento de la carga elctrica (corriente elctrica) que puede ser transformado en seales de audio u otro tipo de seales portadoras de informacin. Aunque empleamos la palabra radio, las transmisiones de televisin, radio, radar y telefona mvil estn incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia. Sabemos que las ondas pueden ser longitudinales o transversales. Las ondas que se propagan en el agua son transversales. El sonido se transmite por medio de ondas longitudinales, e igualmente la luz.

La luz se propaga por medio de ondas electromagnticas e igualmente las de radiocomunicacin.

Las ondas electromagnticas son ondas que se propagan atravs del espacio, cuando se ponen a vibrar los electrones de este medio, dando lugar a un campo elctrico y a la vez magntico, por lo cual a estas ondas se les llama magnticas. En la radio las longitudes de la onda varan desde los 10 hasta los 30000m.


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La velocidad de las ondas electromagnticas es de 300 000 Km/seg. Las ondas de radio pueden ser cortas o largas (Fig. 1.4). Las ondas cortas tienen longitudes que varan desde los 100 m a los 1000 m. Las ondas cortas se difunden en el espacio de diferente forma que las ondas largas.

Fig. 1.4 Ondas cortas y largas en el espacio.

Las ondas cortas se reflejan en las ionosfera y vuelven hacia la tierra, donde pueden ser captadas, de ah vuelven a ser reflejadas hasta la ionosfera y as sucesivamente, de tal manera que pueden recorrer miles de kilmetros, dependiendo de la potencia de la estacin transmisora. Las ondas largas son de alcance limitado por que pueden ser detenidas por algn obstculo. Ionosfera: Es una de las capas que protegen a la tierra; es la capa elevada de la atmsfera situada entre los 80 y los 400 Km de altura, en la cual se reflejan las ondas de radio.

1.2.2 Primeras transmisiones por radio Resulta difcil atribuir la invencin de la radio, en su tiempo denominada telegrafa sin hilos, a una nica persona. En diferentes pases se reconoce la paternidad en clave local: Alexander Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis, Misuri, Estados Unidos y Guglielmo Marconi fue quien primero puso en prctica y comercializ el invento desde el Reino Unido. En 1896 Guglielmo Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre la radio, la Patente britnica 12039, Mejoras en la transmisin de impulsos y seales elctricas y un aparato para ello. Pases como Francia o Rusia rechazaron reconocer su patente por dicha invencin, refirindose a las publicaciones de Popov, previas en el tiempo.


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El 7 de mayo de 1895, el profesor e ingeniero ruso Alexander Popov haba presentado un receptor capaz de detectar ondas electromagnticas. Diez meses despus, el 24 de marzo de 1896, ya con un sistema completo de recepcin-emisin de mensajes telegrficos, transmiti el primer mensaje telegrfico entre dos edificios de la Universidad de San Petersburgo situados a una distancia de 250 m. El texto de este primer mensaje telegrfico fue: "HEINRICH HERTZ". En 1897 Marconi mont la primera estacin de radio del mundo en la Isla de Wight, al sur de Inglaterra y en 1898 abri la primera factora del mundo de equipos de transmisin sin hilos en Hall Street (Chelmsford, Reino Unido) empleando en ella alrededor de 50 personas. En 1899 Marconi consigui establecer una comunicacin de carcter telegrfico entre Gran Bretaa y Francia. Tan slo dos aos despus, en 1901, esto quedara como una minucia al conseguirse por primera vez transmitir seales de lado a lado del ocano Atlntico. Nikola Tesla, en San Luis (Missouri, USA), hizo su primera demostracin pblica de radiocomunicacin en 1893. Dirigindose al Franklin Institute de Filadelfia y a la National Electric Light Association describi y demostr en detalle los principios de la radiocomunicacin. Sus aparatos contenan ya todos los elementos que fueron utilizados en los sistemas de radio hasta el desarrollo de los tubos de vaco. En Estados Unidos, algunos desarrollos clave en los comienzos de la historia de la radio fueron creados y patentados en 1897 por Tesla. Sin embargo, la Oficina de Patentes de Estados Unidos revoc su decisin en 1904 y adjudic a Guglielmo Marconi una patente por la invencin de la radio, posiblemente influenciada por los patrocinadores financieros de Marconi en Estados Unidos, entre los que se encontraban Thomas Alva Edison y Andrew Carnegie.

1.2.3

Desarrollos durante el siglo XX

En 1907, Alexander Lee de Forest inventaba la vlvula que modula las ondas de radio que se reciben y de esta manera cre ondas de alta potencia en la transmisin. En 1909 Marconi, con Karl Ferdinand Braun, fue tambin premiado con el Premio Nobel de Fsica por sus contribuciones al desarrollo de la telegrafa sin hilos. Sin embargo, la patente de Tesla nmero 645576 fue restablecida en 1943 por la Corte Suprema de Estados Unidos, poco tiempo despus de su muerte. La decisin estaba basada en el hecho de que haba un trabajo preexistente antes del establecimiento de la patente de Marconi. Existe la creencia de que esto se hizo, aparentemente, por razones financieras, para permitir al gobierno estadounidense eludir el pago de los daos que estaban siendo reclamados por la compaa Marconi por el uso de sus patentes durante la Primera guerra mundial.


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Tambin se haban hecho reclamaciones en el sentido de que Nathan Stubblefield invent la radio antes que Tesla y Marconi, pero su dispositivo, al parecer, funcionaba mediante transmisin por induccin ms que por radio transmisin. La nueva gran invencin fue la vlvula termoinica detectora, inventada por un equipo de ingenieros de Westinghouse. La Nochebuena de 1906, utilizando el principio heterodino, Reginald Fessenden transmiti desde Brant Rock Station (Massachusetts) la primera radiodifusin de audio de la historia. As, buques en el mar pudieron or una radiodifusin que inclua a Fessenden tocando al violn la cancin O Holy Night y leyendo un pasaje de la Biblia. Un gran paso en la calidad de los receptores, se produce en 1918 cuando Edwin Armstrong inventa el superheterodino. Las primeras transmisiones radiodifundidas, para entretenimiento, comenzaron en 1920 en Argentina. El da 27 de Agosto desde la azotea del Teatro Coliseo, la Sociedad Radio Argentina transmiti la pera de Richard Wagner, Parsifal. Comenzando as con la programacin de la primera emisora de radiodifusin en el mundo. En los primeros tiempos de la radio toda la potencia generada por el transmisor pasaba a travs de un micrfono de carbn. En los aos 20 la amplificacin mediante vlvula termoinica revolucion tanto los radiorreceptores como los radiotransmisores. Normalmente, las aeronaves utilizaban las estaciones comerciales de radio de modulacin de amplitud (AM) para la navegacin. Esto continu as hasta principios de los aos sesenta en que finalmente se extendi el uso de los sistemas VOR. A principios de los aos treinta radio operadores aficionados inventaron la transmisin en banda lateral nica (BLU). En 1933 Edwin Armstrong describe un sistema de radio de alta calidad, inmune a los parsitos radioelctricos, utilizando la modulacin de frecuencia (FM). A finales de la dcada este procedimiento se establece de forma comercial, al montar a su cargo el propio Armstrong una emisora con este sistema. En 1948, la radio se hace visible: se desarrolla abiertamente la televisin. En 1952, se transmite televisin comercial en color sistema NTSC, en EE.UU. En 1960, la firma Sony introduce el primer receptor transistorizado, lo suficientemente pequeo para ser llevado en un bolsillo y alimentado por una pequea batera. Era fiable porque al no tener vlvulas no se calentaba. Durante los siguientes veinte aos los transistores desplazaron a las vlvulas casi por completo, excepto para muy altas potencias o frecuencias. En 1963, se establece la primera comunicacin radio va satlite.


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Al final de los aos sesenta la red telefnica de larga distancia en EE.UU. comienza su conversin a red digital, empleando radio digital para muchos de sus enlaces. En los aos setenta comienza a utilizarse el LORAN, primer sistema de radionavegacin. Pronto, la Marina de EE.UU. experiment con la navegacin satlite, culminando con la invencin y lanzamiento de la constelacin de satlites GPS en 1987. A principios de los 90, experimentadores radioaficionados comienzan a utilizar ordenadores personales para procesar seales de radio mediante distintas interfaces (Radio Packet). Hoy en da la radio a travs de Internet tiene tanta audiencia como la radio clsica, con las ventajas que comporta la red: calidad muy alta, alcance mundial, etc. Por esto, todas las grandes emisoras de radio tienen su versin on-line. 1.2.4 Usos de la radio Uno de sus primeros usos fue en el mbito naval, para el envo de mensajes en cdigo Morse entre los buques y tierra o entre buques. Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes inalmbricas, comunicaciones mviles de todo tipo, as como la radiodifusin. Antes de la llegada de la televisin, la radiodifusin comercial inclua no solo noticias y msica, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el nico medio de representacin dramtica que solamente utilizaba el sonido. Otros usos de la radio son: Audio: La forma ms antigua de radiodifusin de audio fue la radiotelegrafa marina, ya no utilizada. Una onda continua (CW), era conmutada on-off por un manipulador para crear cdigo Morse, que se oa en el receptor como un tono intermitente.

Msica y voz mediante radio en modulacin de amplitud (AM). Msica y voz, con una mayor fidelidad que la AM, mediante radio en modulacin de frecuencia (FM). Msica, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital DAB empleando multiplexacin en frecuencia OFDM para la transmisin fsica de las seales. Servicios RDS, en sub-banda de FM, de transmisin de datos que permiten transmitir el nombre de la estacin, el ttulo de la cancin en curso y otras informaciones adicionales.


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Transmisiones de voz para marina y aviacin utilizando amplitud de modulacin en la banda de VHF. Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias especiales para polica, bomberos y otros organismos estatales. Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de onda corta, para comunicacin con barcos en alta mar y con poblaciones o instalaciones aisladas. Sistemas telefnicos celulares digitales para uso cerrado (polica, defensa, ambulancias, etc.). Distinto de los servicios pblicos de telefona mvil. Telefona Vdeo Navegacin Radar Servicios de emergencia

Transmisin de datos por radio digital Calentamiento Fuerza mecnica Otros

1.2.5 Transmisin y recepcin de ondas de radio El radio que se utiliza para enviar sonidos atravs del aire es un radio transmisor (Fig. 1.5) y al que capta las seales se le llama radiorreceptor (Fig. 1.6). La seal pasa por tres etapas, la transmisin, el envi y la recepcin.

Fig. 1.5 Etapas de un radio transmisor.


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La msica o sonidos entran al micrfono donde pasan a formar impulsos elctricos, pasando a un amplificador de audio, luego a un modulador donde se le da una amplitud y frecuencia necesaria para transmitir. En la parte de abajo se tiene un oscilador que es el que indica o marca la frecuencia en que debe funcionar el generador de ondas de esta estaciono sea el generador de radio frecuencia. De este generador, la onda generada pasa a amplificador de radiofrecuencia, en el cual se Amplifica la seal a mayor potencia, enseguida se unen esta seal y la onda de radiofrecuencia en el amplificador de modulacin, es aqu donde se mezcla la seal del audio con la onda producida de radiofrecuencia, produciendo la onda electromagntica que se manda a la antena y esta en el aire. La antena capta la seal, la cual pasa a un oscilador, de ah la seal es amplificada, de donde pasa al detector para que la seal pueda ser audible de donde pasa a la bocina. El condensador sirve para seleccionar una de las muchas seales que llegan al aparato.

Fig. 1.6 Etapas de un radio receptor


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1.3 BandasEl trmino Radiofrecuencia, o RF: se aplica a la porcin del espectro electromagntico en el que se pueden generar ondas electromagnticas aplicando corriente alterna a una antena. Dichas frecuencias cubren las siguientes bandas del espectro: Abreviatura inglesa Banda ITU Longitud de onda > 100.000 km 100.000 km 10.000 km 10.000 km 1000 km 1000 km 100 km 100 km 10 km 10 km 1 km 1 km 100 m 100 m 10 m 10 m 1 m 1 m 100 mm 100 mm 10 mm 10 mm 1 mm < 1 mm

Nombre

Frecuencias Inferior a 3 Hz

Extra baja frecuencia Extremely low frequency Super baja frecuencia Super low frequency Ultra baja frecuencia Ultra low frequency Muy baja frecuencia Very low frequency Baja frecuencia Low frequency Media frecuencia Medium frequency Alta frecuencia High frequency Muy alta frecuencia Very high frequency Ultra alta frecuencia Ultra high frequency Super alta frecuencia Super high frequency Extra alta frecuencia Extremely high frequency

ELF SLF ULF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3-30 Hz 30-300 Hz 3003000 Hz 330 kHz 30300 kHz 3003000 kHz 330 MHz 30300 MHz 3003000 MHz 330 GHz 30300 GHz Sobre 300 GHz

Tabla 1, Frecuencias con sus respectivas bandas


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Nota: Por encima de 300 Ghz, la absorcin de la radiacin electromagntica por la atmsfera terrestre es tan alta que la atmsfera se vuelve opaca a frecuencias ms altas de radiacin electromagntica, hasta que vuelve de nuevo a ser transparente en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y pticos. Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF se superponen al espectro de AF (audio frecuencia), que se encuentra entre 20 y 20000 Hz aproximadamente. De todos modos, los sonidos se mueven a la velocidad del sonido, en vez de a la velocidad de la luz. Los conectores elctricos diseados para trabajar con frecuencias de radio se conocen como conectores RF. RF tambin es el nombre del conector estndar de audio/video, tambin conocido como BNC (Bayo Net Connector). Frecuencias de radiodifusin y televisin:

Radio AM = 535kHz - 1605kHz (LF) TV Banda I (Canales 2 - 6) = 54MHz - 88MHz (VHF) Radio FM Banda II = 88MHz - 108MHz (VHF) TV Banda III (Canales 7 - 13) = 174MHz - 216MHz (VHF) TV Bandas IV y V (Canales 14 - 69) = 512MHz - 806MHz (UHF)


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1.3.1

Frecuencias de radioaficionados

El rango de frecuencias permitido a los radioaficionados puede variar entre pases. Las sealadas aqu son las bandas ms comunes.

Banda Rango de frecuencia 160 m 80 m 40 m 30 m 20 m 15 m 12 m 10 m 6m 2m 70 cm 23 cm 1.815 a 1.89 MHz 3.5 a 3.8 MHz 7 a 7.1 MHz 10.1 a 10.15 MHz 14 a 14.35 MHz 21 a 21.45 MHz 24.89 a 24.99 MHz 28.0 a 29.7 MHz 50.08 a 51 MHz 144 a 146 MHz 430 a 440 MHz 1240 a 1300 MHz

Tabla 1.2, Frecuencias de radioaficionados


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Unidad II Circuitos electrnicos de radio controlRadio control: Tcnica que permite el manejo de un objeto a distancia y de manera inalmbrica con un transmisor encargado de enviar las rdenes y el receptor, encargado de ejecutarlas. Para todos los amantes del radio control, aqu les presentar algunos circuitos que espero les sean de utilidad.

2.2 Filtros RC (Resistencia - Capacidad) La mejor forma de seleccionar las diferentes frecuencias en un circuito de RADIO CONTROL es el de circuitos LC (Bobina - capacitor) como se muestra en la figura 2.1 Pero el problema con este tipo de filtros es el clculo de las bobinas y su construccin. La solucin ms viable es la de filtros RC (Resistor - capacitor), ver la figura 2.2, estos filtros tienen un problema, la selectividad es menor que los LC, nicamente funcionan perfectamente con un nmero limitado de canales, 2 3, el perfecto. Los filtros propuestos estn calculados para operar alrededor de los 800 Hz. accionando un relevo sensible de 6 voltios, la afinacin de los filtros puede hacerse cambiando el resistor de entrada por un trimpot (mini-potencimetro) con el doble de su valor. Con este trimpot y con la ayuda de un generador de audio, se puede obtener la frecuencia exacta de respuesta para el filtro.

Fig. 2.1 Circuito LC (Bobina - capacitor).


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Fig. 2.2 Filtro RC (Resistor - capacitor).

Figuras 2.3 y 2.4, Para el lmite superior de la banda (6000 Hz.), presento otro circuito. He aqu dos diagramas de filtros RC, el primero (fig. 2.3) es un pasaaltos y el segundo (fig.2.4) un filtro pasabajos.


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2.2.1 Transmisor modulado por tonos Este transmisor (fig. 2.5) tiene un alcance entre 50 y 100 metros y puede usarse para controlar juguetes. El ajuste de los tonos se har con los trimpots de 100k con una frecuencia diferente cada uno para que se pueda controlar varios puntos del juguete, adems, se pueden agregar canales. L1: Esta se construir segn la frecuencia de operacin, por ejemplo: 80-100Mhz., 3 espiras, 50-80Mhz., 5 espiras y 20-50Mhz. 9 espiras; el alambre puede usarse cualquiera que sea esmaltado de aproximadamente .5 mm. El dimetro de la bobina debe de ser de 1 cm. Para las frecuencias entre 20-50 probablemente se necesite un ncleo de ferrita. Recomendacin: Las espiras (vueltas) debern ir juntas, sin separacin, el mismo principio se usar para el receptor.

Fig. 2.5 Transmisor modulado por tonos

2.2.2 Receptor monocanal para radio control Este es un receptor para un canal (fig. 2.6), pero se puede modificar para que pueda ser usado con el transmisor por tonos (fig. 2.7). Instrucciones: 1. El primer paso es ajustar el receptor a la frecuencia del transmisor con el CV. Para esto conectas los audfonos donde se indica, para poder or el tono de 1Khz. que es la misma frecuencia a la que deber estar sintonizado el transmisor, tambin ajustar TP1 para la sensibilidad de la primera etapa. 2. Luego Ajustamos la sensibilidad del disparo del relevo, motor o lmpara, con TP2.


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La corriente que se obtiene en la ltima etapa (Q3, Q4) es de 50 mA., por lo que ste debe de ser el mximo consumo del relevo, motor o lmpara. El XRF se construye enrollando unas 50 vueltas de alambre fino (esmaltado) en una forma de 2 3 cm. de dimetro. L1: 5 vueltas de alambre (esmaltado) No. 24 26 (esto para la frecuencia de 72 Mhz. Si se elige la frecuencia de 27 Mhz., la bobina ser de 11 vueltas con el mismo alambre en una forma plstica sin ncleo. Para el ajuste, usar nicamente audfonos de cristal.

Fig. 2.6 Receptor monocanal para Radio control


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Fig. 2.7 Receptor monocanal para Radio control


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2.2.3 Receptor de radio control para dos canales Este circuito (fig.2.8) est diseado para controlar dos secciones de un juguete, por ejemplo, hacia adelante y hacia atrs, tu creatividad har el resto.

Fig. 2.8 Receptor Radiocontrol para dos canales


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Para controlar cualquier elemento a travs de radiofrecuencia se necesitan de un dispositivo emisor (que envi una seal), y un dispositivo receptor (reciba la seal). Los mdulos TWS-434 y RWS-434 son sencillos de utilizar, extremadamente pequeos y nos permiten realizar controles remotos de Radio Frecuencia (RF) a 433.92 Mhz. Utilizan modulacin del tipo ASK, pueden ser usados en alarmas para vehculos, sistemas de seguridad, telfonos inalmbricos, control de robots y otros sistemas de control remoto.

2.2 Mdulo transmisor El TWS-434 tiene una potencia de salida de hasta 8mW a 433.92MHz, alcanzando distancias de aproximadamente 140 metros en espacios abiertos y de 60 metros en espacios internos donde se tengan obstculos. La fig. 2.9 muestra una fotografa de este mdulo.

Fig. 2.9 El Mdulo TWS-434

El Transmisor TWS-434 acepta tanto seales lineales como digitales de entrada, puede operar con una tensin que va desde 1.5 Volts a 12 Volts-DC. La fig. 2.10 muestra la disposicin y funcin de cada pin de este mdulo.

Fig. 2.10 PinOut del TWS-434


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Ejemplo de una unidad Transmisora de 4 Botones La fig. 2.11 muestra una unidad transmisora usando el codificador HT-12E de Holtek. Este es un integrado que se utiliza en controles remotos de 4 bits y tiene 8 bits de direcciones.

Fig. 2.11 Ejemplo de Transmisor de 4 Bits

Fig. 2.12 Este circuito realiza la misma funcin que el circuito mostrado en la figura 2.11, y bsicamente es el mismo solo cambia, en cuanto al arreglo con un capacitor en la alimentacin del circuito integrado.


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2.3 Mdulo receptor El RWS-434 es un mdulo receptor que opera 433.92MHz, y tiene una sensibilidad de 3uV. El receptor RWS-434 opera con una alimentacin entre 4.5 y 5.5 Volts-DC y tiene tanto salida lineal como digital, adems contiene un capacitor variable para el ajuste de la frecuencia de recepcin utilizando un destornillador plstico. La fig. 2.13 muestra una fotografa y la fig. 2.14, la disposicin y funcin de cada pin de este mdulo.

Fig. 2.13 Mdulo RWS-434

Fig. 2.14 Pin out RWS-434

Ejemplo de una unidad Receptora de 4 Salidas La fig. 2.15 muestra la unidad receptora usando el decodificador HT-12D de Holtek. Este es un integrado que se utiliza en controles remotos de 4 bits y tiene 8 bits de direcciones.


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Fig. 2.15 Ejemplo de Receptor de 4 Bits

Fig. 2.16 Este circuito realiza la misma funcin que el circuito mostrado en la figura 2.15, y bsicamente es el mismo solo cambia, en cuanto al arreglo con un capacitor en la alimentacin del circuito integrado.


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2.4 Salidas usando relevadores La fig. 2.17 muestra un diagrama para el manejo de rele utilizando un transistor NPN cuya base se conecta a una de las salidas del decodificador. Usando el HT-12D podemos manejar 4 salidas de rele de una manera muy simple.

Fig. 2.17 Circuito para el manejo de Rele utilizando un transistor NPN

Fig. 2.18 Circuito para el manejo de Rele utilizando un transistor NPN

Diagrama para el manejo de rele utilizando un transistor PNP (fig. 2.19) cuya base se conecta a una de las salidas del decodificador. Usando el HT-12D podemos manejar 4 salidas de rele de una manera muy simple.


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Fig. 2.19 Circuito para el manejo de Rele utilizando un transistor PNP

Comentario: Con los mdulos TWS-434 y RWS-434 en compaa de un codificador HT-12E y un decodificador HT-12D podemos realizar Controles Remotos de RF de 4 botones de una manera sencilla y prctica, adems podemos agregar rels a la salida del decodificador, lo que le da un mundo de aplicaciones a estos sencillos circuitos. Esto son los mdulos que usaremos para nuestro control a distancia inalmbrica de nuestro mvil. Pero, como en todo proyecto siempre existen inconvenientes y en nuestro caso no fue la excepcin, tuvimos un inconveniente, no pudimos encontrar estos mdulos tal cual, pero si unos correspondientes que realizan exactamente la misma funcin, los mdulos que ocupamos son el TWS-433 y RWS-433, este ultimo es prcticamente igual al que habamos considerado el RWS-434, por lo que tiene el mismo numero de pines y su conexin es la misma que la mostrada en las figuras 2.15 y 2.16, por lo que no hubo ningn problema, pero el TWS-433, si presenta algunas diferencias respecto al TWS-434, en cuanto al numero de pines el TWS-433 tiene 4, mientras que el TWS-434 cuenta con 6 pines. Por lo que tuvimos que investigar como se conecta el TWS-433 cuya forma de conexin se muestra en la fig. 2.21.


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Fotografa del modulo TWS-433 (fig. 2.20) que solo cuenta con tres pines de conexin.

Fig. 2.20 Modulo TWS-433

Fig. 2.21 PinOut del TWS-433

Esta es la forma de conexin de nuestro circuito transmisor, como se muestra el pin 1 va a tierra, el 2 va a la entrada de nuestro codificador HT-12E. EL 3 va a Vcc y en el pin 4 se conecta la antena, y para completar la conexin; se conecta como se muestra en las figuras 2.11 y 2.12. Para continuar con los objetivos de nuestro proyecto es necesaria que las seales sean captadas lo mejor posible, por lo que necesitamos saber ms sobre un elemento importante en radiofrecuencia que son las antenas.


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Unidad III AntenasUna antena es un dispositivo formado por un conjunto de conductores que, unido a un generador, permite la emisin de ondas de radio frecuencia, o que, conectado a una impedancia, sirve para captar las ondas emitidas por una fuente lejana para este fin existen diferentes tipos: Para mxima eficiencia se recomienda utilizar antenas del tipo ltigo de 1/4 de onda. (fig.3) La mostrada esta diseada para 433Mhz tiene 6.5 pulgadas de longitud y usa un cable coaxial de 50 ohms. Es a prueba de intemperie. En equipos pequeos puede utilizarse antenas del tipo helicoidal (fig. 3.2) con ncleo de aire. Este tipo de antena esta diseada para montarse en circuitos impresos, tiene 3/8 de pulgada de dimetro y 1.5 pulgadas de longitud, pero es menos eficiente que el caso anterior. Un extremo va al transmisor y el otro se deja libre.

Fig. 3 antena tipo ltigo

Fig. 3.2 antena tipo helicoidal


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3.2 Tipos de antenas Antena Colectiva: Antena receptora que, mediante la conveniente amplificacin y el uso de distribuidores, permite su utilizacin por diversos usuarios. Antena de Cuadro: Antena de escasa sensibilidad, formada por una bobina de una o varias espiras arrolladas en un cuadro, cuyo funcionamiento bidireccional la hace til en radiogoniometra. Antena de Reflector o Parablica: Antena provista de un reflector metlico, de forma parablica, esfrica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisin y recepcin va satlite. Antena Lineal: La que est constituida por un conductor rectilneo, generalmente en posicin vertical. Antena Multibanda: La que permite la recepcin de ondas cortas en una amplitud de banda que abarca muy diversas frecuencias. Dipolo de Media Onda: El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas ms ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la longitud fsica de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media onda se le refiere por lo general como antena de Hertz. Una antena de Hertz es una antena resonante. O Sea, es un mltiplo de un cuarto de longitud de onda de largo y de circuito abierto en el extremo ms lejano. Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente existen a lo largo de una antena resonante.

Fig. 3.3 Distribucin de corriente de un dipolo de media onda

La figura 3.3 muestra las distribuciones de corriente y voltaje ideales a lo largo de un dipolo de media onda. Cada polo de la antena se ve como una seccin abierta de un cuarto de longitud de onda de una lnea de transmisin. Por lo tanto en los extremos hay un mximo voltaje y un mnimo de corriente y un mnimo de voltaje y un mximo de corriente en el centro. En consecuencia, suponiendo que el punto de alimentacin esta en el centro de la antena, la impedancia de entrada es E (mnimo) / I (mximo) y un valor mnimo. La impedancia en los extremos de la antena de E (mximo) / I (mnimo) y un valor mximo.


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La figura 3.4 muestra la curva de impedancia para un dipolo de media onda alimentado en el centro.

Fig. 3.4 curva de impedancia para un dipolo de media onda

La impedancia varia de un valor mximo en los extremos de aproximadamente 2500 W a un valor mnimo en el punto de alimentacin de aproximadamente 73 W (de los cuales entre 68 y 70 W es la impedancia de radiacin). El patrn de radiacin de espacio libre para un dipolo de media onda depende de la localizacin horizontal o vertical de la antena con relacin a la superficie de la tierra. La figura 3.5 muestra el patrn de radiacin vertical para un dipolo de media onda montado verticalmente. Obsrvese que los dos lbulos principales que irradian en direcciones opuestas estn en ngulo derecho a la antena, los lbulos no son crculos, se obtienen solo en el caso ideal donde la corriente es constante a todo lo largo de la antena, y esto es inalcanzable en una antena real.

Fig. 3.5 radiacin vertical para un dipolo de media onda montado verticalmente

Antena Yagi: Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepcin de seales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo elctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan. (Figura 3.6). Los elementos no activados se denominan parsitos, la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios parsitos. Su ganancia esta dada por: G = 10 Log n Donde n es el nmero de elementos por considerar.


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Fig. 3.6 Elementos directores, activos y no activados

Para la antena yagi de tres elementos la distancia entre el reflector y el activo es de 0.15l, y entre el activo y el director es de 0.11l. Estas distancias de separacin entre los elementos son las que proporcionan la ptima ganancia, ya que de otra manera los campos de los elementos interferiran destructivamente entre s, bajando la ganancia. Como se puede observar, este diseo de antena yagi resulta ser de ancho de banda angosto, ya que el elemento bipolar est cortado a una sola frecuencia que generalmente se selecciona en la mitad del ancho de banda de los canales bajos de TV; es decir, del canal 2 al canal 6 (de 50MHz a 86 MHz). Esto resulta ser una desventaja ya que no es posible cubrir varios canales de TV con una misma ganancia seleccionada. Por tal razn se utiliza la denominada antena yagi de banda ancha, la cual puede cubrir varios canales a la vez aunque sacrificando la ganancia. En la figura siguiente se muestran los parmetros de diseo X y Y, creando la relacin: X + Y= l /4, la ganancia se acenta alrededor de un solo canal, como se muestra en la figura 3.7.


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Fig. 3.7 Parmetros de diseo

Para considerar una antena yagi de banda ancha es necesario, entonces, hacer ajustes en las distancia entre los elementos para obtener, junto con el ancho de banda deseado, la ganancia ptima. Se recuerda que para un arreglo de antenas en las cuales todos los elementos van alimentados se obtiene mejor ganancia para el denominado "en lnea". Como la antena yagi utiliza elementos alimentados y parsitos, es comn aumentar el nmero de elementos alimentados a 2 o 3. Estos dipolos se cortan a la frecuencia media del ancho de banda; generalmente para los canales bajos de televisin da muy buen resultado. En la figura 3.8 se proporciona las dimensiones para ptima ganancia de una antena yagi de tres elementos.


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Fig. 3.8 Dimensiones para ptima ganancia de una antena yagi de tres elementos.

3.2.1 Antenas prcticas La eleccin de la antena a instalar en una situacin determinada depende de un gran nmero de factores. Desde un simple alambre extendido entre las azoteas dos edificios vecinos hasta complejas estructuras sobre una torre giratoria, las configuraciones posibles son muy numerosas, y el aficionado debe escoger la que ms se acomode a sus posibilidades y necesidades. En los edificios urbanos, donde frecuentemente el espacio es restringido, el trabajo en HF puede iniciarse con una antena vertical con algunos radiales como plano de tierra, que puede proporcionar buenos contactos, aunque las antenas de este tipo son susceptibles de captar ms ruido elctrico ambiental que los dipolos horizontales. En VHF y UHF, ha de ser generalmente factible hallar en un edificio un punto donde instalar una antena vertical eficaz o incluso una pequea directiva con un rotor al extremo de un mstil. La antena dipolo de 1/2 onda. Desde el punto de vista elctrico y considerando la fiabilidad de prediccin de su comportamiento, la facilidad en procurarse los materiales necesarios y su economa, la antena dipolo de media onda alimentada por el centro es la opcin que debera considerar en primer lugar el radioaficionado aprendiz. Una antena horizontal de media onda, despejada y elevada por lo menos un 1/4 de onda sobre cualquier obstculo, proporciona buena cobertura para distancias cortas y medias y es capaz de dar alguna agradable sorpresa en distancias largas.


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La longitud total de una antena dipolo de hilo es algo menor que la correspondiente a la media onda en el aire debido al efecto puntas de los conductores (capacidad del hilo ms los aisladores extremos). As pues, una antena para la frecuencia de 21,175 MHz (centro del segmento de fona para EC) debera tener unos 6,85 m. Un dipolo del mismo tipo para el segmento de CW de la banda de 40 metros (7,025 MHz) mide 20,64 m. Las medidas anteriores son vlidas suponiendo que el dimetro del conductor empleado es muy reducido comparado con la longitud de la onda a radiar. Si el conductor de la antena es grueso se debe aplicar un factor de reduccin. El diagrama de radiacin vertical de un dipolo depende grandemente de su distancia al suelo y de las caractersticas de ste, lo cual explica en parte las enormes diferencias de comportamiento de antenas aparentemente iguales, situadas en lugares distintos.

3.2.2 La antena vertical de 1/4 de onda El ms conocido dipolo asimtrico es la antena de cuarto de onda con plano de tierra artificial, conocida como ground plane. El plano de tierra se simula mediante varios radiales de un cuarto de onda extendidos por debajo del elemento radiante vertical y conectado a la malla del cable de alimentacin. La prctica demuestra que en HF 30 o 40 radiales de un 1/4 de onda y separados del suelo proporcionan excelentes resultados. En VHF y UHF, donde por lo general las antenas verticales se instalan a cierta altura sobre el suelo, el nmero de radiales puede ser mucho ms reducido. Con los radiales en ngulo recto respecto al elemento radiante, la impedancia de la antena es de 36 ohms. A medida que los radiales forman un ngulo ms obtuso respecto al elemento radiante, la impedancia del sistema aumenta. La antena vertical mnima debe tener un 1/4 de onda elctrico, lo que no significa que tenga la longitud fsica de una cuarta parte de la longitud de la onda a transmitir. La longitud fsica de una antena autorresonante para las bandas de onda ms larga y especialmente en la banda de 160 metros, puede ocasionar problemas mecnicos para su sustentacin de modo que, en general, se la hace menor a la terica de 1/4 de onda y an funciona bastante bien. Las antenas verticales cortas se alargan artificialmente bien aadindoles una inductancia en la base o una capacidad en el extremo superior.

3.2.3 El dipolo en V invertida Cuando el espacio disponible no permite extender el dipolo horizontalmente en toda su longitud, se puede adoptar la configuracin de las antenas dipolo en V invertida, que son una buena solucin y que presenta incluso algunas ventajas frente al dipolo horizontal.


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Esta antena se instala utilizando un solo mstil, que la sustenta por su centro o suspendida de una driza. Con un ngulo de 90 entre las ramas en el vrtice, esta antena presenta un diagrama de radiacin prcticamente omnidireccional, ngulos de salida bajos y una impedancia prxima a los 50 ohms, que la hace apta para ser alimentada con cable coaxial.

3.2.4 Antenas para espacios reducidos Para las bandas de 80 y 160 metros, en muchas ocasiones no es materialmente posible extender un dipolo de media onda. Es preciso entonces, tratar de acomodar las ramas de la antena al espacio disponible, doblndolas en el plano horizontal o decidirse por una antena vertical. Combinando varios procedimientos es posible construir antenas cuya longitud fsica sea la mitad o an menos de la que tericamente le correspondera y an as ser muy eficientes. No es infrecuente, por ejemplo, ver antenas dipolo rgidas para la banda de 40 metros cuya longitud total no supera los 10 m. Con todo, no hay que olvidar que cualquier reduccin de tamao de una antena comporta inevitablemente una reduccin del ancho de banda til, as como un descenso del rendimiento total debido, entre otras cosas, a las prdidas acumulado en los elementos aadidos.

3.2.5 Antenas cortas con inductancias Uno de los procedimientos usuales para alargar elctricamente las antenas comporta el uso de inductancias en sus ramas. El clculo del valor y posicin de esas inductancias es bastante complicado para hacerlo manualmente por lo que deben usarse programas de ordenador que lo resuelven con buena exactitud. No es vlida la simplificacin de acortar la antena simplemente arrollando el exceso de hilo sobre un soporte cualquiera formando una bobina; la inductancia necesaria de esa bobina depende de la posicin que ocupe sobre el dipolo y de la longitud total de ste, as que sera slo casualidad acertar con todas las variables.

3.2.6 Antenas cortas con cargas lineales Otro mtodo de reducir la longitud fsica de las antenas, manteniendo la resonancia y ofreciendo una resistencia de radiacin conveniente y bajas prdidas, es el uso de las llamadas cargas lineales, consistentes en plegar sobre s mismo parte del conductor de la antena; el clculo de las dimensiones de esa configuracin es muy complejo y debe realizarse con la ayuda de un programa de ordenador.


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3.2.7 Antenas cortas con carga capacitiva Un tercer procedimiento para alargar artificialmente una antena es aadir capacidad al extremo de la misma. Esta capacidad est compuesta por lo general por una red de conductores (cruz, polgono, etc.) conectada al extremo del conductor que se quiere alargar elctricamente. Un medio para aadir carga Capacitiva a un mstil radiante vertical es utilizar una seccin de los vientos superiores, que se conectan elctricamente al vrtice del mstil, formando las aristas de un polgono cnico. Si la reduccin de longitud es considerable, una antena de ese tipo presenta una baja resistencia de radiacin, que complica asimismo el problema de las prdidas del sistema de tierra.

3.2.8 Antenas dipolos multibanda Un dipolo resuena, adems de en su frecuencia natural, a frecuencias mltiplos de aquella; a ciertas frecuencias, la impedancia en el punto de alimentacin hace que la ROE resultante sea muy elevada. Es posible, sin embargo, hacer resonar una antena en varias bandas manteniendo su impedancia en valores prximos a la del cable coaxial haciendo uso de trampas de onda, que dividen elctricamente la antena en varios tramos, cada uno de los cuales, aadido al anterior, hace resonar a la antena en una banda determinada. Las trampas de onda actan prcticamente como un interruptor a su frecuencia, aislando las secciones subsiguientes de la antena. A una frecuencia inferior, la trampa presenta reactancia inductiva, alargando as elctricamente la rama. Es posible combinar los distintos valores de forma que la antena resuene en dos o ms bandas con una impedancia adecuada para ser alimentada con cable coaxial. Una popular antena de ese tipo es el dipolo para dos bandas (tpicamente para 80 y 40 metros) que desarroll W3DZZ hace ya muchos aos. En el nmero 180 (diciembre 1998) de CQ Radio Amateur y en su pgina 24 se incluye un excelente artculo de G. Murphy, VE3ERP, que ofrece varias antenas multibandas con trampas LC, ya resueltas. Otra popular antena multibanda es la desarrollada por John Varney, G5RV, de la cual se han desarrollado varias versiones, cortas y largas, que no es difcil de construir.

3.2.9 Antenas para VHF Y UHF Dada la menor longitud de onda de las seales de VHF y UHF, las dimensiones de las antenas bsicas (dipolo, vertical con plano de tierra, etc.) son proporcionalmente menores y por ello mismo en esas bandas son posibles formaciones de mayor ganancia.


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3.3 Antenas verticales para V-UHF Una sencilla antena vertical de 1/4 de onda con plano de tierra artificial puede proporcionar buenos resultados en un entorno urbano. Inclinando los radiales hacia abajo se logra rebajar el ngulo de radiacin y elevar la impedancia hasta los 50 ohms convenientes para alimentarla con cable coaxial. Combinando varias antenas verticales con sus elementos en lnea se obtiene la antena denominada colineal, con la que se logran mayores prestaciones al concentrar la energa en un menor ngulo vertical, de forma que no se desperdicia energa hacia lo alto. Comercialmente se ofrecen antenas de este tipo que resultan prcticas y convenientes de instalar, tanto en situaciones fijas como sobre un vehculo. La comunicacin en VHF o UHF a travs de repetidores (analgicos o digitales) se efecta exclusivamente en FM y utilizando polarizacin vertical, por lo que las antenas verticales o direccionales ofrecen una excelente solucin para repetidores relativamente cercanos.

3.3.1 Antenas direccionales para V-UHF Cuando se desea incrementar el alcance de la estacin en VHF o UHF es necesario optar por una antena direccional, fija o acoplada a un rotor. Dadas las dimensiones relativamente reducidas de estas antenas, incluso con mltiples elementos, es factible mejorar sustancialmente el alcance de un equipo sin necesidad de apelar a amplificadores utilizando antenas direccionales.

3.3.3 Aspectos legales de la instalacin de antenas El Reglamento de Radioaficionados, la Ley de Antenas, La Ley de Ordenacin de Comunicaciones y la jurisprudencia sobre el tema amparan el derecho de todo radioaficionado con licencia a instalar y utilizar un sistema de antenas adecuado. Las comunidades de vecinos o los propietarios de fincas arrendadas no pueden oponerse a la instalacin de una antena de radioaficionado en la zona comunitaria sin mediar razones muy especiales. Son numerosas las sentencias firmes dictadas en contra de comunidades de vecinos que trataron de impedir ese derecho. Sin embargo, la instalacin de la antena debe adecuarse a unos requisitos tcnicos que es preciso cumplir para que pueda ser aprobada por la Inspeccin de Telecomunicaciones y beneficiarse as de la proteccin legal. La eleccin de la antena ms adecuada es un compromiso entre multitud de factores, entre los que destaca el tipo de comunicaciones que desee practicar. Estudie atentamente su caso particular, pida la opinin de algunos colegas expertos y esboce un proyecto de lo que crea oportuno instalar.


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No desaproveche cualquier ocasin para construir y ensayar personalmente alguna antena sencilla de hilo; la experiencia ganada con la experimentacin es irreemplazable y, aunque inicialmente algn montaje no proporcione los resultados esperados.

Fig. 3.9 Tipos de antenas

Fig. 3.9 La "Tunrstile" que es la mostrada en el punto (a). Esencialmente tiene dos partes radiantes con una longitud de media onda desfasadas 90 y puestas en fases de cuadratura. Esta alimentada por un sistema de alimentacin de lneas de transmisin. Cuando corrientes iguales son usadas en dos radiadores, el diagrama direcciones en el plano horizontal es un circulo deformado que va tendiendo a un cuadrado. La separacin vertical entre elementos apilados es de media onda. La antena Turnstile esta adaptada para el uso de una banda de transmisin por el empleo de conductores largos y un cuidado extremo de todos los detalles. Una seccin cruzada de dicha antena esta mostrada en la figura (B) donde se ve una antena usada en el Empire State, donde los conductores con dimetros de un cigarrillo y las partes adyacentes centradas son superficies de revoluciones sobre las lneas AC y BD. Lneas separadas de transmisin son provedas en F para cada uno de los cuatro radiadores.


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La figura (C) es un "Aldorf Loop" que es en forma de cuadrado, donde el largo de cuyo vrtice es una cuestin de diseo, pero por propsitos descriptivos puede ser tomado por aproximadamente un tercio de longitud de onda. La corriente es entregada como se muestra en la figura, las corrientes en los cuatro radiadores son iguales en magnitud y parecidas en fase como se muestra en las flechas del diagrama. En apilamiento en un espacio vertical se usa una distancia de media onda. La figura (d) muestra una antena circular que tambin se llama antena de loop. Los dos conductores circulares radiantes estn elctricamente rotos en B por un condensador plano paralelo sin perdida de continuidad mecnica y de fuerza, toda la construccin es capaz de ser soportada desde el punto A. El crculo mas bajo esta roto en C, de donde el sistema es alimentado en la forma de "Folded Dipole" (Dipolo Doblado) el "largo elctrico" de la circunferencia (Tomando en cuenta la carga capacitiva de B) es de media onda. Fsicamente la circunferencia es menos que esto. Esta antena esta enganchada a un mstil en el punto A y por lo tanto metlicamente a tierra. El mstil esta dentro de la circunferencia. La forma direcciones horizontal es elptica, la mxima diferencia en campo de fuerza es un poco menos que dos db. Cuando estas unidades estn apiladas en vertical el espacio entre ellas es de una longitud de onda. La antena "Coverleaf" esta mostrada en la figura (e). Esta consiste en una torre de estructura metlica delgada. En el centro hay un conductor que junto con la torre misma forman un sistema de transmisin coaxial. Las "Hojas" radiantes estn agarradas como se muestra en la figura, formando una circunferencia horizontal compuesta. El largo de cada uno de estos conductores el de aproximadamente 0.4 de longitud de onda. En apilamientos se usan intervalos de media longitud de onda. El diagrama horizontal prcticamente circular. La antena Cohete que se muestra en la figura (f), es un cilindro vertical cerrado metlicamente en sus dos extremos, pero tiene una grieta abierta en un elemento del cilindro como muestra la figura (slot), Esta alimentado como se muestra en el lugar donde se ve un corte en el cilindro estableciendo un voltaje a travs de la grieta. La antena tiene un efecto externo como una distribucin vertical de circunferencias horizontales. Las unidades apiladas son puestas muy juntas. El dimetro es ms o menos que media longitud de onda. La figura (g) es una antena de circunferencia horizontal que tiene un particular sistema de alimentacin coaxial. La antena logartmica consiste en una red de dipolos que tienen dimensiones y espaciados que varan en progresin geomtrica. En lugares en donde el campo es relativamente elevado o tambin en servicio mvil, la antena logartmica puede proporcionar una eleccin de seal que ningn otro tipo de antena ser capaz de conseguir.


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Unidad IV Codificadores y DecodificadoresAnteriormente mencionamos que para nuestros mdulos de radiofrecuencia utilizaramos un decodificador (HT-12D) y un codificador (HT-12E), para dejar ms claro el por que los utilizamos consideraremos lo siguiente: En un sentido general, se puede decir que: Codificador: Es un circuito hecho para pasar informacin de un sistema a otro con clave diferente, y en tal caso un Decodificador: sera el circuito o dispositivo que retorne los datos o informacin al primer sistema. Debido a que el caso que nos ocupa es el de la lgica digital, y en especial la aritmtica binaria, hemos de dar sentido ms directo a los trminos "codificador" y "decodificador". Un codificador es un bloque combinacional hecho para convertir una entrada no binaria en una salida de estricto orden binario. En otras palabras, es un circuito integrado por un conjunto de componentes electrnicos con la habilidad para mostrar en sus terminales de salida un word binario (01101, 1100, etc.), equivalente al nmero presente en sus entradas, pero escrito en un cdigo diferente. Por ejemplo, un Octal-to-binary encoder es un circuito codificador con ocho entradas (un terminal para cada dgito Octal, o de base 8) y tres salidas (un terminal para cada bit binario). Los codificadores pueden, tambin, proporcionar otras operaciones de conversin, tal como ocurre en las calculadoras de bolsillo con el teclado: El Keyboard (teclas, llaves) encoder convierte la posicin de cada tecla (No. 9, No. 3, No. 5, +, %, etc.) en su correspondiente word asignado previamente. Un ejemplo de lo anterior es el teclado codificador en ASCII (American Standard Code for Information Interchange), que genera el word de 7 bits 0100101 cuando es presionada la tecla del porcentaje (%). El decodificador es un circuito combinacional diseado para convertir un nmero binario (entrada) en word de "unos" y "ceros" (niveles altos y bajos de voltaje) con un orden distinto, para ejecutar un trabajo especial. En otras palabras, el word que sale es diferente al word que entr, aunque tenga la misma cantidad de bits. En Electrnica Digital es a menudo necesario pasar un nmero binario a otro formato, tal como el requerido para energizar los siete segmentos de los display hechos con diodos emisores de luz, en el orden adecuado para que se ilumine la figura de un individual nmero decimal.


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Los decodificadores son tambin usados en los microprocesadores para convertir instrucciones binarias en seales de tiempo, para controlar mquinas en procesos industriales o implementar circuitos lgicos avanzados. El decodificador convierte nmeros binarios en sus equivalentes Octales (base 8), decimales (base 10) y Hexadecimales (base 16). Por lo tanto queda claro que utilizamos el codificador HT-12E para transformar la seal en forma de onda electromagntica que manda nuestro circuito emisor TWS-433, en una seal de orden binario, la cual ser mas fcil de manipular utilizando el decodificador HT-12D, que capta la seal de salida del codificador y la transforma en otra con un orden distinto para ejecutar un trabajo especial.


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Unidad V Inversin del sentido de giro en motores de corriente continuaContinuando con el desarrollo de este prototipo, concluimos que adems de poder controlar nuestro mvil (carrito) a distancia y sin cabales, es fcil hacer que avance hacia delante, pero para tener un trabajo ms completo es necesario que pueda retroceder, es decir avanzar hacia atrs, para lo cual es necesario invertir el giro en el avance del mvil, especficamente en los motores que controlan dicho avance, lo cual lo realizaremos, con un sistema de control, es decir con solo oprimir uno o ms botones, esto para que el trabajo quede lo ms automatizado posible. Por lo cual aqu tenemos todas las consideraciones necesarias para el cumplimiento de este objetivo. Para invertir el sentido de giro de un motor de c.c., basta con invertir la polaridad de la tensin aplicada en sus bornes (con lo cual vara el sentido de la corriente que circula por su bobinado), y hacer as que el par de fuerzas que originan el giro del motor sea de sentido contrario. Otro mtodo de invercion del sentido de giro es el de invertir la polaridad del campo magntico producido por las bobinas excitadoras, esto solo puede hacerse en mquinas que tengan acceso a dichas bobinas desde el exterior. Como normalmente los motores de c.c. no tienen accesibles las bobinas de excitacin, en este estudio nos centraremos en controlar el sentido del giro de los motores invirtiendo la polaridad de la tensin aplicada en bornes del mismo.

5.2 Mtodos de controlar el sentido de giro de los motores de c.c. Con dos Fuentes de Alimentacin simtricas, y el circuito en medio puente. Puede hacerse elctricamente con interruptores o electrnicamente mediante transistores. Ventajas. Es muy sencillo de construccin y de funcionamiento. Con una sola seal de control se gobierna el sentido de giro del motor. Inconvenientes. Son necesarias dos tensiones de alimentacin. Con un sola Fuente de Alimentacin y el circuito en puente. Su realizacin puede ser con interruptores o con transistores al igual que el anterior Ventajas. Solamente es necesaria un a Fuente de Alimentacin para su funcionamiento. Es el circuito ms utilizado. Inconvenientes. Son necesarias dos seales de control para gobernar el sentido de giro del motor.


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En las siguientes figuras se muestras dos diferentes maneras de construir el puente de transistores, junto con esquemas de bloques de su funcionamiento: Utilizando una fuente de alimentacin simtrica y el siguiente circuito:

Fig. 5 Inversin de giro utilizando una fuente de alimentacin simtrica

Montaje en medio puente Con una sola Fuente de Alimentacin el circuito siguiente:

Fig. 5.2 Inversin de giro utilizando una sola fuente de alimentacin


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Existen muchas ms formas de controlar el sentido de giro de un motor, ms sencillas o ms complejas, pero con todas se llega a la misma finalidad, el control del sentido de giro de un motor. 5.2.1 Puente H La forma ms comn es utilizando el puente H, el cual se puede hacer de dos formas: Forma electromecnica: Que se compone utilizando dos mini relevadores a 6v (Fig. 5.3), y para acoplarlos a un circuito de control de arranque y paro, se utiliza un arreglo con transitares (TIP 41 O BC548), Conectando a la base del transistor una resistencia de 1Kohm, la cual proviene de una de nuestras salidas del circuito de control, el emisor del transistor se conecta a tierra y el colector va a una de nuestras entradas de uno de los dos mini relevadores, con el otro transistor se realiza la misma conexin pero ahora acoplada a la otra salida de nuestro circuito de control (Fig. 5.4).

Fig. 5.3 Puente H electromecnico


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Fig. 5.4 Puente H electromecnico acoplado a un circuito de control

Forma electrnica: Esta se compone de cuatro transistores TIP 41, que se agrupan como se muestra en el siguiente diagrama (fig. 5.5):

Fig. 5.5 Puente H electrnico

Pero por suerte hoy en da la ciencia y la tecnologa avanzan rpidamente, existe un circuito integrado que tiene esta conexin del puente H en su interior este C.I. es el L293. El cual tambin puedes ocupar para realizar la inversin de giro de un motor.


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5.2.3 Control de direccin por medio del circuito integrado L293B Descripcin: Control basado en el driver L293B de 4 canales capaz de proporcionar en cada una de sus salidas hasta 1A y dispone de entrada de alimentacin separada para los drivers. Los pines de conexin del C.I. L293B se muestran en la figura 5.6.

Fig. 5.6 Pines del C.I. L293

Funcionamiento: Cada canal o driver es controlado por medio de una seal de control compatible TTL (no superior a 7V) y los canales se habilitan de dos en dos por medio de las seales de control EN1 (canal 1 y 2) y EN2 (canal 3 y 4), en la tabla 5 vemos el funcionamiento de las entradas y como responden las salidas. ENn H H L L INn H L H L OUTn H L Z Z

Tabla 5 funcionamiento de las entradas y como responden las salidas.

H=Nivel Alto "1" -- L=Nivel Bajo "0" -- Z = Alta Impedancia As pues, vemos que poniendo a nivel alto la entrada de habilitacin "EN" del driver, la salida de este "OUT" pasa de alta impedancia al mismo nivel que se encuentre la entrada del driver "IN" pero amplificado en tensin y en corriente, siendo esta de 1A mximo. La tensin de alimentacin del circuito integrado no es la misma que se aplica a las carga conectada a las salidas de los drivers, y para estas salidas se a de alimentar el driver por su patita nmero 8 (Vs), la tensin mxima aplicable a estas patitas es de 36V. Como este integrado no dispone de disipador, se recomienda hacer pasar una pista ancha de circuito impreso por las patitas de masa que junten todas estas y al mismo tiempo haga de pequeo disipador trmico.TESINA: CONTROL INALMBRICO A DISTANCIA DE UN MVIL

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5.2.4 Aplicacin prctica: Con un L293B podemos tener control bidireccional con 2 motores o control unidireccional con 4 motores, a continuacin vamos a ver como se han de conectar los motores. Control Unidireccional: En la figura 5.7 vemos las dos formas de conectar un motor para control unidireccional, M1 se activa al poner la entrada del driver conectado a este, a nivel bajo "0", mientras que M2 se activa al poner la entrada del driver a nivel alto "1" y se para al ponerla a nivel bajo "0".

Fig. 5.7 Formas de conectar un motor para control unidireccional

La entrada enable es como un interruptor general y deber ponerse a nivel alto "1" para poder operar con los drivers que controla, o a nivel bajo "0" si se quiere desconectar el control de estos. "Vs" ser la tensin de alimentacin necesaria para los motores. Los diodos modelo 1N4007 son para proteger el circuito de los picos de arranque y parada de los motores debido a la corriente inversa inducida por estos. Control Bidireccional: En el siguiente circuito (Fig. 5.8) vemos el modo de conectar un motor para permitir controlarlo tanto hacia delante como hacia atrs.

Fig. 5.8 Modo de conectar un motor para permitir controlarlo tanto hacia delante como hacia atrs.


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Para tener el control de dos direcciones o bidireccional se usan dos de drivers del L293B conectando sus salidas a los polos del motor, entonces podremos cambiar la polaridad de alimentacin del motor con tan solo cambiar de estado las entradas de los drivers. Por ejemplo, para que el motor gire hacia la derecha pondremos la entrada "A" a nivel alto "1" y "B" a nivel bajo "0" y para hacer girar el motor a la izquierda tendremos que invertir las seales de entrada de tal manera, la entrada "A" a nivel bajo "0" y "B" a nivel alto "1". Los diodos son como en el caso anterior para proteger el integrado de corrientes inversas.

5.2.5 Circuito de control Anteriormente mencionamos que podamos manipular ese intercambio en el giro de un motor, mediante un circuito de control de arranque y paro (control electrnico), el cual podemos realizar mediante una combinacin de compuertas lgicas (Fig. 5.9), como se muestra en el siguiente circuito:

Fig. 5.9 circuito de control

El cual funciona de la siguiente manera:

Al presionar B.A.1 (botn de arranque), la compuerta OR en la parte superior del diagrama adquiere un 1 en una de sus entradas, lo que produce tambin un 1 en su salida. Inicialmente la salida B se considera como un 0, el cual pasa por una NOT conectada a una de sus entradas, por ello, la AND de tres entradas contiene en ella dos 1; (Si consideramos el punto anterior). El B.P. (botn de paro) proporciona tambin un 1 en esta AND, lo que causa que a su salida haya tambin un 1. Activando la salida A.


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En este momento el B.A.1 no importara que regrese a su estado inicial, ya que la salida de la AND proporciona un 1 Continuo en una entrada de la OR lo cual provoca un estado de enclavamiento. Al mismo tiempo que la salida A es activada, la AND inferior queda deshabilitada para proporcionar un 1, por que el 1 de la salida A pasa a la NOT inferior, y como sabemos si una AND tiene un 0 sin importar el estado de las dems entradas. Por ello si la salida A se activa, la salida B se desactiva forzosamente. Esto se hace con el objetivo de evitar que se activen las dos seales al mismo tiempo y que puedan generara algn percance al sistema generalmente un corto circuito. El anlisis de la parte inferior se hace de la misma manera que el anterior.

Este es el circuito de control el cual simplemente proporciona el mando para determinar que operacin deseamos efectuar por ejemplo salida A: giro del motor hacia la derecha, salida B: giro del motor hacia la izquierda. Pero para realizar la inversin de giro debemos acoplarlo un puente H como los que se describieron anteriormente. Si observas los circuitos del puente H tienen las entradas A y B que son las salidas de este circuito de control. Hemos hablado sobre como cambiar la direccin del sentido de giro de un motor de c.c., para conocer ms sobre estos motores analicemos lo siguiente:

5.2.6 Motores de C.C. El descubrimiento de que la electricidad produce campos magnticos, y tiempo despus, el descubrimiento de que es un fenmeno reversible, es decir, que un campo magntico produce electricidad, trajo consigo un gran desarrollo en la tecnologa; pues el ingenio de cientficos hace que surjan aparatos o dispositivos que basan su funcionamiento en estos dos principios, tal es el caso de motores, transformadores y generadores, elctricos todos ellos. Motor: Un motor no es otra cosa ms que una maquina giratoria electromotriz que transforma la energa elctrica en energa motriz es decir energa mecnica. Con los motores se busca realizar el trabajo de manera ms fcil, rpida y con buenos resultados. Todos los motores (fig. 5.10) disponen de un eje de salida para acoplar un engranaje, polea o mecanismo capaz de transmitir el movimiento creado por el motor.


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Fig. 5.10 Motor y su eje de salida

Funcionamiento: El funcionamiento de un motor se basa en la accin de campos magnticos opuestos que hacen girar el rotor (eje interno) en direccin opuesta al estator (imn externo o bobina), con lo que si sujetamos por medio de soportes o bridas la carcasa del motor el rotor con el eje de salida ser lo nico que gire. Para modificar su velocidad podemos variar su tensin de alimentacin con lo que el motor perder velocidad, pero tambin perder par de giro (fuerza) o para no perder par en el eje de salida podemos hacer un circuito modulador de anchura de pulsos (pwm) con una salida a transistor de mas o menos potencia segn el motor utilizado. Las mquinas de C.C. operan con dos devanados, es decir, uno es el que produce el flujo magntico (inductor) y otro se induce (inducido). El inductor es la parte esttica, montado sobre polos y el inducido es la parte giratoria esto en generadores y motores de C.C. Las mquinas de C.C. estn esencialmente construidas de: 1. Un inductor que est constituido por el campo magntico. 2. Un inducido sobre el cual se produce el fenmeno electromagntico de induccin. 3. Un conmutador o colector de laminaciones con su sistema de escobillas y porta escobillas. Como cualquier mquina elctrica rotatoria, las mquinas de C.C. deben tener principalmente las siguientes partes: Partes Magnticas. Son las partes de material magntico que tienen la funcin de contener al flujo magntico y constituyen lo que se conoce como el ncleo magntico de la mquina, y tienen por lo tanto:

El ncleo magntico o polos en la parte fija o esttica de la mquina. El ncleo magntico del rotor.

Partes Elctricas:

Devanados del inductor, que son bobinas devanadas en los polos. Devanado de armadura (inducido), constituyen las bobinas localizadas en la parte giratoria de la mquina.


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Partes Mecnicas. Son las necesarias para la realizacin del movimiento rotatorio o giratorio y son principalmente el rbol o flecha, los cojinetes o chumaceras, el sistema de lubricacin, etc. El motor de c.c consiste en una bobina por la que fluye corriente colocada dentro de un campo magntico. Sin embargo, el movimiento de la bobina gire continuamente bajo la influencia de un momento de torsin magntico. Un motor sencillo de CC esta formado por una sola espira suspendida entre dos polos magnticos por la cual circula una corriente. Para que sea posible la rotacin continua de la espira la corriente en la misma se tiene que invertir en forma automtica cada vez que gira a 180 grados. Se logra invertir la corriente usando un acumulador de anillo partido. El conmutador consta de dos segmentos de anillos seccionado cada uno de ellos conectados a cada extremo de la espira y aislados entre si. A medida de que la espira gira, cada escobilla toca primero la mitad del anillo y luego la otra. Por lo consiguiente las conexiones elctricas se invierten a la mitad de cada revolucin en el momento en que la espira queda en posicin perpendicular al campo magntico.

Principales partes de un motor: a) rotor, b) estator, c) conmutador, d) escobillas. 1. Armadura o rotor: Parte mvil del motor, formada por un ncleo de hierro cilndrico y acanalado en el que se arrolla el alambre conductor que forma la bobina. Al recibir corriente elctrica forma uno de los campos magnticos. 2. Estator: Es la parte fija del motor formada por un bobinado externo al rotor y ubicado en los costados de ste. Producir el segundo campo magntico que interactuar con el del rotor para producir el movimiento de ste, Algunos motores traen imanes que funcionan como estatores. 3. Conmutador: Es el encargado de invertir, en cada segmento de Vuelta, el sentido de la corriente elctrica que circula por la bobina. 4. Escobillas: o contactos deslizantes; entran en contacto con el conmutador para transmitirle la corriente elctrica proveniente de la fuente.


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Unidad VI Componentes ElectrnicosPara poder realizar y comprender todo lo mencionado anteriormente, como el anlisis de los circuitos, la conexin de los mismos, la utilizacin de ciertos dispositivos electrnicos (capacitores, diodos, resistores, transistores, reles etc.), tenemos que tener conocimiento sobre electrnica bsica y de potencia, circuitos lgicos, sensores etc. Por lo que a continuacin se mencionaran las consideraciones ms importantes:

Electrnica: Es una rama de la fsica que se encarga de estudiar todos los fenmenos relacionados con el paso de electrones a travs de gases, slidos y en el vaco.

Componentes electrnicos: Son dispositivos, que realizan una funcin en especial, para que algn elemento tenga ciertas caractersticas en su funcionamiento, como resistores, capacitares, bobinas, diodos etc.

Resistor: Un resistor es un elemento fsico, es un dispositivo con un valor conocido de resistencia.

Fig. 6 Smbolo de un resistor

Un resistor nos sirve para presentar cierta oposicin al paso de la corriente elctrica y que esta no llegue con tanta fuerza e intensidad directamente sobre un elemento o un circuito electrnico, es decir el resistor presenta una oposicin al flujo de electrones a travs de si mismo y sirve para proteger dispositivos electrnicos y circuitos en general; los resistores son elementos muy comunes en electrnica.

Capacitor: Capacitor es un dispositivo que sirve para almacenar cargas elctricas. Un capacitor condensador es un dispositivo formado por dos conductores armaduras, generalmente en forma de placas o lminas, separados por un material dielctrico, que sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga elctrica.


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A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad, o capasitancia y en el Sistema internacional de unidades se mide en Farads (F), siendo un farad la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 Volt, estas adquieren una carga elctrica de 1 coulomb. Como todo componente electrnico el capacitor tiene un smbolo que lo identifica el cual se muestra en la figura 6.2. Al igual que existen diferentes formas de capacitores como se observa en la figura 6.3.

Fig. 6.2 Smbolos de un capacitor

Usos de un capacitor: 1. un capacitor puede almacenar y soltar energa cuando se desee. 2. puede bloquear el paso de corriente continua y al mismo tiempo permitir el paso de corriente alterna. 3. tiene una reactancia Capacitiva es decir que puede variar con la frecuencia. 4. al usarse junto con una bobina se pueden hacer ciertos circuitos para que pase la corriente dentro de una banda de frecuencias. 5. se pueden hacer osciladores para transformar corriente directa a corriente continua. Junto con otros dispositivos como resistencias, transistores y bobinas. 6. se puede controlar la accin con circuitos temporizados. 7. se pueden controlar las fases a nuestro antojo.

Fig. 6.3 Diferentes capacitores

Inductor: Tambin llamados bobinas, son componentes diseados para almacenar energa elctrica temporalmente en forma de corriente. Su smbolo es la letra L y su unidad de medida es el henry o henrio. Sus smbolos esquemticos se muestran en la figura 6.4.


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Usos de un inductor: 1. pueden oponerse a las variaciones de corriente, produciendo un voltaje grande o pequeo. 2. pueden producir campos magnticos. 3. oscilaciones, apertura y cierre de cargas por medios magnticos, transferencia de seales de una etapa a otra.

Fig. 6.4 Smbolos de inductores

Diodo: Dispositivo que permite que la corriente circule a travs de el en una solo direccin. Tiene dos terminales nodo y ctodo. Su smbolo esquemtico se muestra en la figura 6.5. y el smbolo para identificarlo en un circuito electrnico se observa en la figura 6.6.

Fig. 6.5 Smbolo esquemtico de un diodo

Fig. 6.6 Smbolo del diodo rectificador

Existen una gran variedad de diodos los cuales cuentan con caractersticas especiales.


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Reguladores: Con el objeto de evitar las variaciones de voltaje en las fuentes de alimentacin, es necesario incorporar los circuitos reguladores de voltaje, estos circuitos en algunos casos pueden ser muy simples, ya sea empleando diodo zener y resistencias o bien con circuitos integrados denominados reguladores de voltaje. Uno de los mtodos ms eficientes que existen en la actualidad para regular voltaje (fig. 6.7), es el uso de los llamados reguladores de voltaje a base de circuitos integrados con tres terminales (fig. 6.8). En los circuitos integrados, se encuentran agrupados algunos componentes como son: transistores, diodos y resistencias que en su conjunto forman el circuito regulador de voltaje. Estos circuitos se fabrican para valores de voltaje de salida fijos, por ejemplo: 5 volts, 12 volts, 15 volts, etc. Como nuestros mdulos (TWS-433, RWS-433) de radiofrecuencia son muy delicados y costosos, es necesario tener mucho cuidado a la hora de trabajar con ellos, esto en cuanto a las variaciones de tensin que puedan existir a la hora de alimentar nuestro circuito, por lo que es conveniente colocar un regulador de tensin a la alimentacin de nuestro circuito, nosotros ocupamo

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