Cable de fibra optica

En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar. El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza. Composición del cable de fibra óptica Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio. Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe. Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrece solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros. Transmisión de datos sobre un cable de fibra óptica Las dos formas de transmitir sobre una Fibra son conocida como transmisión en modo simple y multimodo. Modo simple (monomodo) Involucra el uso de una fibra con un diámetro de 5 a 10 micras. Esta fibra tiene muy poca atenuación y por lo tanto se usan muy pocos repetidores para distancias largas. Por esta razón es muy usada para troncales con un ancho de banda aproximadamente de 100 GHz por kilometro (100 GHz-km).  Multimodo Una de las aplicaciones más común de las fibras monomodo es para troncales de larga distancia, en donde se emplea para conectar una o mas localidades; las ligas de enlace son conocidas comúnmente como dorsales (backbone). Existen dos Tipos para este modo los cuales son Multimodo/Índice fijo y Multimodo/Índice Gradual. El primer tipo es una fibra que tiene un ancho de banda de 10 a 20 MHz y consiste de un núcleo de fibra rodeado por un revestimiento que tiene un índice de refracción de la luz muy bajo, la cual causa una atenuación aproximada de 10 dB/Km. Este tipo de fibra es usado típicamente para distancias cortas menores de un kilometro. El cable mismo viene en dos tamaños 62.5/125 micras. Debido a que el diámetro exterior es de 1 mm, lo hace relativamente fácil de instalar y hacer empalmes.  El segundo tipo Índice Gradual es una cable donde el índice de refracción cambia gradualmente, esto permite que la atenuación sea menor a 5 dB/km y pueda ser usada para distancias largas. El ancho de banda es de 200 a 1000 MHz , el diámetro del cable es de 50/125 micras. (el primer número es el diámetro del núcleo y el segundo es el diámetro del revestimiento). Los empalmes utilizados para conectar ambos extremos de las fibras causan también una perdida de la señal en el rango de 1 dB. Así también los conectores o interfaces incurren también en perdidas de 1 dB o más. Los haces de luz (LED) son transmitidos en el orden de 150 Mbps. Los láser en cambio transmiten en el orden de Gbps. Los LEDs son típicamente mas confiables que los láser, pero los láser en cambio proveen más energía a una mayor distancia. Debido a que los lasers tienen una menor dispersión son capaces de transmitir a velocidades muy altas en el modo de transmisión simple. Sin embargo, los láser necesitan estar térmicamente estabilizados y necesitan ser mantenidos por personal más especializado. Características típicas de los LEDs y los Lasers  Atenuación de la fibra optica La transmisión de luz en una fibra óptica no es 100% eficiente. La pérdida de luz en la transmisión es llamada atenución. Varios factores influyen tales como la absorción por materiales dentro de la fibra, disipación de luz fuera del núcleo de la fibra y pérdidas de luz fuera del núcleo causado por factores ambientales. La atenuación en una fibra es medida al comparar la potencia de salida con la potencia de entrada. La atenuación es medida en decibeles por unidad de longitud. Generalmente esta expresada en decibeles por kilometro (dB/km). Dispersión La dispersión es la distorsión de la señal, resultante de los distintos modos (simple y multimodo), debido a los diferentes tiempos de desplazamiento de una señal a través de la fibra. En un sistema modulado digitalmente, esto causa que el pulso recibido se ensanche en el tiempo [ver figura]. No hay pérdida de potencia en la dispersión, pero se reduce la potencia pico de la señal. La dispersión aplica tanto a señales analógicas como digitales. La dispersión es normalmente especificada en nanosegundos por kilometro.

Proyecto del Reporte Final

Para descargar el reporte------Reporte final proyecto ondas guiadas

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

ZACATENCO

INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

MATERIA:

ONDAS GUIADAS

Profesor:

BRITO RODRÍGUEZ ROLANDO

ANTEPROYECTO

Realizado por:

Cervera Vargas Irvin Edgar

Maya Méndez Leobardo Jesús

Ramírez Nicolás Dante

Grupo:

4CM8

Fecha de entrega:

18-NOVIEMBRE-2016

Objetivo

Controlar un dispositivo motorizado a través de una radiofrecuencia de 433 MHz.

Marco Teórico

En este artículo trataremos el desarrollo de un proyecto de radio control sencillo. Utilizaremos los populares circuitos codificadores y decodificadores HT12E y HT12D de Holtek  y un par de módulos de radiofrecuencia de 433 Mhz. El sistema de control remoto nos permite controlar hasta 4 salidas digitales que podemos conectar a cualquier carga utilizando los circuitos de interfaz apropiados. Los módulos de RF utilizan un esquema de modulación OOK (ASK). Esto quiere decir que la señal portadora es encendida y apagada para representar los “unos” y “ceros” lógicos en el flujo de datos. Se trata de un sistema que puede aplicarse en multitud de situaciones y que por su simplicidad es indicado para ser construido por cualquier persona que pueda utilizar un protoboard y tenga el conocimiento para leer el diagrama del circuito.

En la foto de portada vemos un Kit de módulos RF de 433 Mhz, que funcionan como el corazón de este proyecto.

El proyecto de radio control y su funcionamiento

El par de módulos modelo RFL-001 funcionan como un enlace de datos simplex, es decir, solamente transmiten información en un solo sentido. Aún así resultan extremadamente útiles en aplicaciones sencillas que no requieren una comunicación bidireccional. Los módulos se conectan fácilmente a cualquier microcontrolador y/o circuitos codificadores y decodificadores, permitiéndonos tener un enlace de RF funcional en muy poco tiempo.

En la foto se muestra la fotografía de los módulos de radio. El módulo más pequeño es el transmisor, mientras que el dispositivo de forma más alargada es el receptor.

La ventaja de utilizar este tipo de módulos es que todo (o la mayor parte) del diseño de radiofrecuencia ya fue realizado y hay pocas formas de cometer errores. Todos los componentes externos al módulo de RF son estándar y se consiguen con relativa facilidad.

Lista de Materiales

2 Protoboards

2 Fuentes de alimentación de 5 volts

4 Botones “Pushbutton”

1 Kit Transmisor/Receptor ASK 433 Mhz o 315 Mhz

1 Circuito Integrado HT12E

1 Circuito Integrado HT12D

4 Capacitores cerámicos de 100 nF

4 Resistencias de 330 Ohms 1/4W

4 Resistencias de 10 KOhms 1/4W

1 Resistencia 1 MOhm 1/4W

1 Resistencia 47 KOhms 1/4W

4 Diodos Led

Todos los materiales para armar un circuito de este tipo pueden ser adquiridos en nuestra tienda virtual.

Circuito Transmisor con encoder HT12E

A continuación se muestra el diagrama esquemático para el transmisor con el módulo de RF y el HT-12E. El módulo de RF transmisor acepta una señal digital que se “montará” sobre una portadora de 433 Mhz, cambiando la amplitud de la señal portadora según el valor lógico de la señal a transmitir (datos). Podemos imaginarnos esto como una especie de código morse en el que la información binaria se transmite mediante la ausencia o presencia de señal portadora. El circuito HT12E genera un flujo de datos serial que contiene la información de estado de las 4 entradas digitales y la información de direccionamiento (ajustada mediante el DIP switch en el esquematico).

El circuito transmisor requiere una fuente de alimentación que preferentemente debe ser de 5V (hasta 12V). El DIP switch conectado a las lineas de dirección, puede o no estar presente, ya que todas las entradas de dirección en el HT12E tienen resistencias Pull-Up. La resistencia conectada entre los pines OSC1 y OSC2 determina la velocidad de transmisión de datos y debe coincidir con la velocidad de datos en el receptor para que la información pueda ser interpretada de manera correcta.

Circuito Receptor con decoder HT12D

El módulo receptor presentará en el pin de salida una señal digital muy similar a la que entró en el  módulo transmisor. Es responsabilidad del circuito que recibe esta señal digital verificar la integridad de la transmisión y decidir que se debe hacer. El circuito HT12D esta encargado de esta tarea. El circuito lee los datos seriales y cambia el estado de sus salidas según el patrón recibido. El resultado de dicha operación se muestra en 4 leds. Un quinto del muestra cuando el HT12D recibe una señal valida.

Construcción y puesta en Marcha

Para la construcción del sistema de control remoto, podemos utilizar un par de protoboards en los que insertaremos los componentes del transmisor y del receptor. Para la antena, podemos utilizar un simple pedazo de alambre de unos 17 centímetros de longitud (1/4 de la longitud de onda a 433 Mhz). Para distancias cortas (un metro tal vez) no es necesario utilizar una antena, de hecho nosotros no la usamos en la etapa de pruebas.

Para alimentar los circuitos con 5 volts, nosotros utilizaremos una fuente para protoboard en conjunto con un adaptador de corriente común. Se puede utilizar cualquier otra fuente que sea capaz de proporcionarnos 5 volts de manera estable.

Una vez que armemos los circuitos de acuerdo a los diagramas, recomendamos revisar una ultima vez la orientación de los circuitos, capacitores y todos los dispositivos que tienen polaridad.

El circuito NO requiere ningún ajuste por parte del usuario, ya que los módulos vienen sintonizados de fábrica. Para probar el circuito, podemos simplemente  aplicar energía y presionar los botones en el protoboard en el que armamos el transmisor, deberíamos ver como encienden los leds correspondientes en el receptor.

Funcionamiento del Vehículo a Control Remoto

El sistema para hacer funcionar un modelo RC se compone básicamente de un transmisor de radio, un receptor y servomecanismos. El transmisor usualmente tiene forma de caja y se alimenta por baterías.

Al accionar los botones del transmisor se envía una señal de radio al receptor colocado dentro del vehículo, al recibir estas señales el receptor las descodifica transformando esta en impulsos eléctricos y hace funcionar los servomecanismos que van conectados al vehículo.

Los servomecanismos son las partes mecánicas que ejecutan los movimientos del volante y permiten acelerar o frenar el modelo. El receptor también es alimentado por una batería.

Los coches controlados por radio utilizan una antena monopolo. Una antena monopolo imita una antena dipolo mediante el uso de las propiedades reflectantes de un plano de tierra, en este caso la propia Tierra. Para la máxima eficiencia de la antena necesita ser diseñada para resonar a la frecuencia portadora deseada. Para lograr esto, la longitud de la antena tiene que ser igual a 1/4 de la longitud de onda de las ondas de radio que se comunican. La longitud de onda se puede calcular usando:

Longitud de onda = velocidad de la luz / Frecuencia

El circuito receptor situado en el Carrito incluye puentes H para manejar dos motores (el de propulsión y el de dirección).

Diagrama de Tiempos

Vehículo de radio control Fecha de inicio: 4 de Octubre Fecha de entrega: 14 de noviembre
Fechas	4-9	10-15	16-21	22-27	28-31	3-8	8-14	15-18
Consulta de información.
Planeamiento del proyecto.
Comparación de costos de los materiales.
Adquisición de materiales.
Ajustes a los diagramas del circuito.
Ensamblaje de los circuitos.
Identificación y corrección de errores.
Adaptación del circuito en protoboard a una tablilla.
Hacer conexiones de la tablilla al vehículo.
Búsqueda y corrección de errores.
Entrega del proyecto.

Costos de materiales

Tabla de Costos
2 Protoboards	$46(2)= $92
2 Fuentes de alimentación de 5 volts	$30(2)= $60
4 Botones “Pushbutton”	$7(4)= $28
1 Kit Transmisor/Receptor ASK 433 Mhz o 315 Mhz	$35
1 Circuito Integrado HT12E	$30
1 Circuito Integrado HT12D	$35
4 Capacitores cerámicos de 100 nF	$4(4)= $16
4 Resistencias de 330 Ohms 1/4W	$1(4)= $4
4 Resistencias de 10 KOhms 1/4W	$1(4)= $4
1 Resistencia 1 MOhm 1/4W	$1
1 Resistencia 47 KOhms 1/4W	$1
4 Diodos Led	$2(4)= $8
1 Carcasa de automóvil a control remoto	$0
Placas para soldar	$50
Total	$365

Costos adicionales

Tabla de Costos
1 Multímetro	$250
1 Soldadura	$40
1 Pasta para soldar	$10
1 Cautín	$60
Total	$360

Debido a que ningún miembro del equipo contaba con un multímetro funcional se tuvo que invertir en uno, al igual que en un cautín, soldadura y pasta para soldar.

Costo total del proyecto: $675

Referencias

L. Schlling Donald, 1989, Electronic Circuits (3ra. ed.), Singapore, Mc Graw Hill.

L. Floyd Thomas, 2007, Principios de Circuitos Eléctricos (8a. ed.), México, Pearson.

Serrano Gustavo, control Remoto inalámbrico [en línea], s/l, Universidad Cristóbal Colón, 10 de enero del 2010, Dirección URL: http://ucctelecom.blogspot.mx/