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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TOMA DE FOTOGRAFÍA Y VIDEO AÉREO DESDE UN AEROMODELO
PAULO CÉSAR LOZADA MEDELLÍN JOSÉ IVÁN PARRA ACOSTA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C.
2006
DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TOMA DE FOTOGRAFÍA Y VIDEO AÉREO DESDE UN AEROMODELO
PAULO CÉSAR LOZADA MEDELLÍN
JOSÉ IVÁN PARRA ACOSTA
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico
Asesor: GUSTAVO QUIROGA BRICEÑO
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA BOGOTÁ D.C.
2006
Nota de aceptación:
__________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________
__________________________________________ Firma del presidente del jurado
__________________________________________ Firma del jurado
__________________________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C., 26 - 05 – 2006
A nuestros padres, gracias por su apoyo incondicional, consejos, paciencia,
tiempo y dedicación. Sin ustedes no hubiéramos podido culminar esta etapa
tan importante de nuestras vidas.
A nuestros hermanos, siempre contaremos con ustedes.
A nuestros profesores, por su entrega y compromiso hacia lo que más saben,
enseñar.
Paola y Erika, por brindarnos esa constante compañía y apoyo.
Fabián Camilo y Pablo Emilio, siempre estarán presentes, esto es para
ustedes.
AGRADECIMIENTOS
Gustavo Quiroga Briceño, Ingeniero civil, nuestro tutor quien nos guió durante
la elaboración de este proyecto, y con su sabiduría nos ayudó a sortear
diferentes vicisitudes de manera satisfactoria.
Fabio Orlando Lovera, Ingeniero mecánico, quien nos colaboró con la puesta a
punto del aeromodelo, préstamo del mismo, y otros elementos fundamentales
para el desarrollo de este proyecto.
Luís Fernando Arena, ingeniero mecánico, piloto del aeromodelo y experto en
todo lo relacionado con la aeronáutica del proyecto.
Armando Peñaranda Piedra, Estudiante de ingeniería electrónica de la USB,
colaborador en diferentes apartes de este proyecto.
CONTENIDO
Página
INTRODUCCIÓN 20
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 22
1.1. ANTECEDENTES 22
1.2. DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 22
1.3. JUSTIFICACIÓN 23
1.4. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 24
1.4.1. Objetivo General 24
1.4.2. Objetivos Específicos 24
1.5. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 24
1.5.1. Alcances 24
1.5.2. Limitaciones 25
2. MARCO DE REFERENCIA 26
2.1. MARCO CONCEPTUAL 26
2.2. MARCO LEGAL O NORMAS 27
2.3. MARCO TEÓRICO 28
2.3.1. NTSC 28
2.3.1.1 Video NTSC 28
2.3.1.2 Características principales del sistema NTSC 29
2.3.1.3 Señal de prueba de barras de color 29
2.3.1.4 Señales I y Q 30
2.3.1.5 Ecuación fundamental de la luminancia 30
2.3.1.6 Corrección Gamma 31
2.3.1.7 Obtención de las diferencias de color 32
2.3.1.8 Determinación de la frecuencia de la subportadora de color 33
2.3.1.9 Fundamentos del sistema NTSC 34
2.3.2 Telecomunicaciones 37
2.3.2.1 Elementos de un sistema de comunicaciones 37
2.3.2.2 Contaminaciones de la señal 38
2.3.2.3 Modulación 39
2.3.2.3.1 ¿Por qué se modula? 41
2.3.2.3.2 ¿Cómo se modula? 43
2.3.2.3.3 ¿Qué tipos de modulación existen? 43
2.3.2.3.4 ¿Cómo afecta el canal a la señal? 43
2.3.2.3.5 ¿Qué relación existe entre la modulación y el canal? 44
2.3.2.4 Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica 44
2.3.2.4.1 La limitación del ancho de banda 45
2.3.2.4.2 La limitación ruido 46
2.3.2.5 La relación señal a ruido 48
2.3.2.6 Fundamentos de la propagación de las ondas de radio 49
2.3.2.6.1 Ondas de tierra 51
2.3.2.6.2 Onda de superficie 51
2.3.2.6.3 Ondas de espacio 51
2.3.2.6.4 Ondas de cielo 51
2.3.2.7 Modelos de propagación 52
2.3.2.7.1 Modelo de espacio libre 52
2.3.2.7.2 Principales mecanismos de propagación 53
2.3.2.7.2.1 Reflexión 54
2.3.2.7.2.2 Difracción 54
2.3.2.7.2.2.1 Fresnel 55
2.3.2.7.2.3 Dispersión 56
2.3.2.7.3 Método de Okumura 56
2.3.2.7.4 Modelo de Ikegami 57
2.3.3 USB universal serial bus 58
2.3.3.1 ¿Cómo funciona? 58
2.3.3.1.1 Controlador 59
2.3.3.1.2 Concentradores o hubs 60
2.3.3.1.3 Periféricos 61
2.3.3.2 Cables y conectores 62
2.3.4 Servomotores de radiocontrol 63
2.3.4.1Servomotores para microrobótica 64
2.3.4.2 Funcionamiento del servomotor 66
2.3.4.3 Terminales 68
2.3.5 Receptores y transmisores 69
2.3.5.1 Receptor 69
2.3.5.1.1 Requisitos de un receptor de radiocontrol 70
2.3.5.1.2 Conversión Simple y Doble 72
2.3.5.1.3 Voltaje de trabajo de los receptores 73
2.3.5.2 Transmisor 74
2.3.5.2.1 ¿Qué es un Transmisor? 74
2.3.5.2.2 Oscilador 75
2.3.5.2.3 Amplificador 78
2.3.5.2.4 Filtros 79
3. METODOLOGÍA 83
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 83
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA 83
3.3 HIPÓTESIS 83
3.4 VARIABLES 84
3.4.1 Variables independientes 84
3.4.2 Variables dependientes 84
4. DESARROLLO INGENIERIL 85
4.1 Selección de componentes 85
4.1.1 Transmisión de video 85
4.1.1.1 Componentes preseleccionados para la transmisión de video 86
4.1.1.2 Acople del sistema de transmisión de video 94
4.1.1.3 Cálculos de enlace para la transmisión de video 96
4.1.2 Control de la cámara 104
4.1.2.1 Componentes seleccionados para el control de la cámara 105
4.1.2.2 Acoplamiento del sistema de control de la cámara 112
4.1.2.3 Cálculos de Enlace 115
4.2 Adaptación de la cámara al aeromodelo 116
4.3 DESARROLLO DE SOFTWARE 118
4.3.1 Etapa de grabación de video 119
4.3.2 Etapa de toma de fotografía 121
5. CONCLUSIONES 124
BIBLIOGRAFÍA 127
WEBLIOGRAFIA 128
ANEXOS 130
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Distribución del espectro radioeléctrico 50
Tabla 2. Identificación de los terminales de los servos, según diversos fabricantes 68 Tabla 3. Especificaciones del transmisor Serie Minilink Hp 87
Tabla 4. Especificaciones del receptor Minilink HP 88
Tabla 5. Especificaciones transmisor Minilink 2.4 GHz series 91
Tabla 6. Especificaciones del receptor Minilink 2.4 GHz 92
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Respuestas ideal y reales del gamma 31
Figura 2. Elementos de un sistema de comunicaciones eléctricas 38
Figura 3. Señal portadora, señal de banda base s(t) y las formas de onda AM y FM correspondientes 40 Figura 4. Relación señal a ruido 49
Figura 5. Modelo espacio libre 53
Figura 6. Mecanismos de propagación en ambiente urbano 54
Figura 7. Elipsoides de fresnel 55
Figura 8. Atenuación por obstáculo 55
Figura 9. Angulo incidencia RF 57
Figura 10. Estructura de capas del bus USB 59
Figura 11. Esquema de un concentrador 61
Figura 12. Posible esquema de conexiones del bus USB 62
Figura 13. Dispositivos USB conectados a un PC 62
Figura 14. Esquema del cable para USB 63
Figura 15. Servomotor de radiocontrol 64
Figura 16. Despiece de un servomotor de radiocontrol 65
Figura 17. Ensamblaje de un servomotor 65
Figura 18. Tren de impulsos para control de un servo de radiocontrol futaba s3003 66
Figura 19. Conectores y cables usados por algunos fabricantes de servomotores 69 Figura 20. Esquema genérico de un receptor de conversión simple. 70
Figura 21. Esquema de un receptor de doble conversión 70
Figura 22. Conexiones del receptor, servos, switches, y batería 73
Figura 23. Módulos que componen un equipo transmisor de R/C 74
Figura 24. Esquema simplificado donde no se aclara si es AM o FM 75
Figura 25. Cristales para transmisor y receptor 76
Figura 26. Cristal de transmisión en 72.010MHz, frecuencia fundamental en 14.402MHz 77 Figura 27. Filtros Pasa Altos y sus formulas 79
Figura 28. Filtro Pasa Bajos y sus formulas 80
Figura 29. Filtros Pasa Bandas y sus formulas 80
Figura 30. Filtro típico usado en los transmisores comerciales de r/c 81
Figura 31. Controles de un transmisor de 6 canales 82
Figura 32. Transmisor de Video Serie Minilink Hp 86
Figura 33. Receptor Minilink HP 89
Figura 34. Transmisor Minilink 2.4 GHz series 89
Figura 35. Receptor Minilink 2.4 GHz 90
Figura 36: Diagrama de transmisión de video 95
Figura 37: Simulación para calcular los datos 96
Figura 38: Ingreso de datos del transmisor 101
Figura 39. Ingreso de los datos de transmisión 102
Figura 40. Ingreso de los datos de recepción 103
Figura 41. Ingreso de factores geográfico 104
Figura 42. Baterías de alimentación 106
Figura 43. Radio control FUTABA 107
Figura 44. Receptor FM 107
Figura 45. Desarme y acoplamiento del servo, paso 1 108
Figura 46. Desarme y acoplamiento del servo, paso 2 109
Figura 47. Engranajes de la etapa reductora 109
Figura 48. Desarme y acoplamiento del servo, paso 3 110
Figura 49. Desarme y acoplamiento del servo, paso 4 110
Figura 50. Desarme y acoplamiento del servo, paso 5 111
Figura 51. Desarme y acoplamiento del servo, paso 6 111
Figura 52. Simulación de ejecución de mandos 113
Figura 53. Diagrama de Bloques del control de la cámara 114
Figura 54. Vista parte frontal de la plataforma 116
Figura 55. Vista lateral de la estructura 117
Figura 56. Tarjeta capturadora de Tv 123
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. RESOLUCION 1090 DE 2004 130
ANEXO B. Plano mecánico de control del paneo 142
ANEXO C. Plano mecánico de control del tilt 143
ANEXO D. Plano mecánico de la estructura de unión. 144
ANEXO E. Plano del ensamblaje de todos los componentes del sistema 145
ANEXO F. Plano mecánico de los servomotores 146
ANEXO G. Piñones utilizados en el sistema 147
ANEXO H. Línea de código del programa en visual (foto visión) 148
ANEXO I. Cuadro Comparativo de receptores 161
ANEXO J. Cuadro Comparativo de transmisores 162
GLOSARIO
ANCHO DE BANDA DE UNA SEÑAL: es el rango de frecuencias que
contienen la mayor cantidad de potencia de la señal.
ANCHO DE BANDA DEL CANAL: es el rango de frecuencias que éste puede
transmitir con razonable fidelidad.
ANCHO DE BANDA: para señales analógicas, es la anchura medida en
hercios, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la
potencia de la señal. ATENUACIÓN: disminución gradual de la amplitud de una señal, pérdida o
reducción de amplitud de una señal al pasar a través de un circuito o canal,
debida a resistencias, fugas, etc. Puede definirse en términos de su efecto
sobre el voltaje, intensidad o potencia. Se expresa en decibeles sobre unidad
de longitud.
CANAL: medio por el cual se transmite la información.
CROMINANCIA: es la componente de la señal de vídeo que contiene las
informaciones en color.
DECIBEL: unidad para medir la intensidad relativa de una señal, tal como
potencia, voltaje, etc. El número de decibeles es diez veces el logaritmo (base
10) de la relación de la cantidad medida al nivel de referencia.
DESMODULACIÓN O DEMODULACIÓN: en telecomunicación, engloba el
conjunto de técnicas utilizadas para recuperar la información transportada por
una onda portadora, que en el extremo transmisor había sido modulada con
dicha información.
ESPECTRO RADIOELÉCTRICO: gama de frecuencias que permite la
propagación de las ondas electromagnéticas. La asignación de estas
frecuencias está estandarizada por organismos internacionales.
FILTRO PASA ALTA: es un arreglo de componentes electrónicos que solo
deja pasar las frecuencias mayores a la frecuencia de corte.
FILTRO PASA BAJA: es un arreglo de componentes electrónicos que solo
deja pasar las frecuencias menores a la frecuencia de corte.
FILTRO PASA BANDA: circuito que sólo permite el paso de las frecuencias
comprendidas en cierta banda y que al mismo tiempo atenúa en alto grado
todas las frecuencias ajenas a esta banda.
FRECUENCIA: es la magnitud física que mide las veces por unidad de tiempo
en que se repite un ciclo de una señal periódica. HERCIO: es la unidad de frecuencia del Sistema Internacional de Unidades.
Proviene del apellido del físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, descubridor de la
transmisión de las ondas electromagnéticas.
INTERFERENCIA: es cualquier perturbación en la recepción de una señal en
forma natural o artificial (hecha por el hombre) causada por señales
indeseables.
LONGITUD DE ONDA: es la longitud en metros que existe entre cresta y
cresta de una señal eléctrica. La longitud de onda es igual a la velocidad de la
luz entre la frecuencia.
LUMINANCIA: es la intensidad de luz proveniente de un objeto o punto
determinado. MODULACIÓN DE AMPLITUD EN CUADRATURA: en inglés Quadrature
Amplitude Modulation (QAM), es una modulación lineal que consiste en
modular en doble banda lateral dos portadoras de la misma frecuencia
desfasadas 90º. Cada portadora es modulada por una de las dos señales a
transmitir. Finalmente las dos modulaciones se suman y la señal resultante es
transmitida.
MODULACIÓN: en telecomunicación, engloba el conjunto de técnicas para
transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda
senoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de
comunicación lo que permitirá transmitir más información simultánea o proteger
la información de posibles interferencias y ruidos.
MODULACIÓN EN AMPLITUD (AM): en este tipo de modulación, el parámetro
de la portadora que varía es su amplitud.
MODULACIÓN EN FASE (PM): en este tipo de modulación, el parámetro de la
portadora que varía es su fase.
MODULACIÓN EN FRECUENCIA (FM): en este tipo de modulación, el
parámetro de la portadora que varía es su frecuencia.
NTSC: es un sistema de codificación y transmisión de televisión analógica
desarrollado en Estados Unidos en torno a 1940, y que se emplea en la
actualidad en la mayor parte de América y Japón, entre otros países. El nombre
viene del comité de expertos que lo desarrolló, el National Television System(s)
Committee.
PAL: es la sigla de Phase Alternating Line (en español línea alternada en fase).
Es el nombre con el que se designa al sistema de codificación empleado en la
transmisión de señales de televisión analógica en color en la mayor parte del
mundo. Es de origen alemán y se utiliza en la mayoría de los países africanos,
asiáticos y europeos, además de Australia y algunos países latinoamericanos.
PANEO: es el giro de la cámara sobre su eje horizontal de izquierda a derecha
(ó viceversa).
PERIODO: es el tiempo requerido para un ciclo completo de una señal eléctrica
o evento. RADIOFRECUENCIA: o RF, se aplica a la porción del espectro
electromagnético en el que se pueden generar ondas electromagnéticas
aplicando corriente alterna a una antena.
RELACIÓN SEÑAL A RUIDO: relación de la potencia de la señal deseada a la
potencia de ruido en un punto específico y para unas condiciones específicas
en un punto dado.
RUIDO: toda energía eléctrica que contamina la señal deseada (ruido térmico,
ruido eléctrico, interferencia, distorsión, etc.).
SECAM: es la sigla de Séquentiel Couleur Avec Mémoire en francés o "Color
secuencial con memoria". Es un sistema para la codificación de televisión en
color analógica utilizado por primera vez en Francia.
SEÑAL: cualquier evento que lleve implícita cierta información.
SEÑAL ANALÓGICA: aquella señal cuya forma de onda es continua.
SEÑAL DE BANDA BASE: la señal eléctrica que se obtiene directamente
desde la fuente del mensaje (no tiene ningún tipo de modulación).
SEÑAL DIGITAL: aquella señal cuya forma de onda es discreta.
SEÑAL PORTADORA: señal senoidal de alta frecuencia a la cual usualmente
se hace que varíe alguno de sus parámetros (amplitud, frecuencia, fase), en
proporción a la señal de banda base.
SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE DATOS: el conjunto de componentes que
hacen posible la conducción de señales de datos, en uno o en varios sentidos,
utilizando, para ello, vías las generales de telecomunicación.
TILT: es el movimiento de la cámara sobre su eje vertical de abajo hacia arriba
(ó viceversa).
TRANSDUCTOR: dispositivo que convierte algún tipo de energía en una señal
eléctrica.
20
INTRODUCCIÓN
La fotografía y el video tienen su propia historia y se han venido desarrollando
paulatinamente desde aquellos viejos cajones donde realizando una serie de
maniobras un tanto mágicas, se obtenía una imagen virtual que después de
procesos manuales de revelado, mostraba otra imagen, esta vez real para
beneplácito del fotógrafo y de la persona retratada, lo cual venia antecedido de
una explosión que producía una luz destellante que lograba mejorar la imagen.
La fotografía hoy se ha popularizado y las cámaras digitales han invadido las
profesiones, los medios de comunicación y los hogares.
Por otro lado, hablar de la historia del aeromodelismo es hablar de la historia
de la aviación, pues el interés por construir dispositivos que volaran está
presente desde el Renacimiento con los primeros bocetos de Da Vinci, quien
buscaba de alguna manera satisfacer la incapacidad humana para volar. En la
misma medida en que estos "pájaros" comenzaban a volar, el interés por
construir otros modelos más pequeños que sirvieran como forma de
entretenimiento cobraba vida. Y fue así como en 1870, un francés de apellido
Penaud construyó el primer modelo de avión más acertado y parecido por su
forma a los de hoy. Pero las cosas no quedaron allí, pues la creatividad y la
incursión de nuevos recursos en el mercado, han hecho del aeromodelismo
hoy día una disciplina que pueden practicar niños y adultos y cuya complejidad
en cuanto a la construcción y usos es casi inimaginable.
Estas dos modalidades se han cruzado en un momento de la historia de la
humanidad y han hecho un sinergismo para mostrarnos que con vuelos no
tripulados podemos realizar eventos deportivos, actividades lúdicas, estudios
de terrenos, vigilancia de vehículos y construcciones, aplicaciones militares,
etc.
Un ejemplo sería poder sobrevolar y fotografiar infraestructuras como
oleoductos ubicados en regiones inhóspitas para preservar su integridad sin
poner en peligro la vida de las personas.
21
En este proyecto se diseñará e implementará un sistema de transmisión de
video desde una aeronave no tripulada, en el cual se visualizará la imagen
aérea de lo que se quiere capturar desde tierra, manipulando las diferentes
variables como son el zoom, el tilt, el paneo y la obturación.
Para llevar a cabo este sistema, se trabaja con las bases en los estándares de
transmisión de video, los cuales incluyen formatos tal como el NTSC que es el
que se va a utilizar, revisando el cuadro nacional de atribución de frecuencias
para no incurrir en costos de licencias
Se busca controlar de manera inalámbrica elementos de la cámara como son el
zoom y la obturación. Y por medio de una plataforma controlar el ángulo de
inclinación y de giro, todo esto por medio de servomotores controlados por
radiofrecuencia.
Al momento de la visualización a través de una tarjeta de adquisición de datos
comunicada con un computador mediante el puerto usb (universal serial bus) y
controlada por un software diseñado específicamente para la elección de
aplicaciones que se desee realizar, se podrá tomar fotografías o capturar video
en tiempo real. Además se podrá tomar fotografía directamente con la cámara,
esto a manera de redundancia.
22
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 ANTECEDENTES En varios países del mundo existen empresas dedicadas a la toma aérea de
fotografías y esto no es algo nuevo en el sentido de llevar instrumental de
registro gráfico en naves no tripuladas, pues se han visto equipos y servicios
que operan desde helicópteros y aviones radio controlados para apoyos de
televisión, servicios tácticos de espionaje, cartografía, evaluación y observación
de terrenos, topografía, seguimiento de vehículos en tierra, vigilancia.
En Estados Unidos las empresas de aerofotografía se dedican a la toma de
terrenos, especialmente en sus grandes ciudades debido a los inconvenientes
que se presentan al tener grandes aeronaves en el espacio aéreo.
Por otra parte, en Europa el tema de la aerofotografía va más ligado con
comercialización de distintos bienes, ya que existen varias empresas dedicadas
a la toma de fotografía de castillos, hoteles, barcos, yates, otras aeronaves,
entre otros.
En Colombia, recientemente se ha incursionado en este tema ya que
anteriormente la aerofotografía se hacia desde aeronaves convencionales las
cuales generaban grandes costos. Este “nuevo” sistema está tomando mucha
fuerza debido al decremento de costos con relación al anterior sistema y por la
facilidad de transporte de los equipos. Nuevas empresas dedicadas a la
aerofotografía en Colombia buscan día a día optimizar sus sistemas con
nuevas tecnologías que les permita tener mejores ingresos a más bajos costos.
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA La fotografía aérea ofrece una mejor visión del campo al cual se está
observando, pero la dificultad que existe en el procedimiento hace que sea una
práctica riesgosa, inusual y costosa.
23
Empresas o personan que requieran o les interese una mejor visión ya sea de
sus plantas físicas o terrenos, pueden encontrarse en sitios con difícil acceso
para aeronaves tripuladas, haciendo aún más difícil dicha práctica, eso sin
contar con los trámites que se requerían de entes de regulación como la
aeronáutica civil.
Métodos arcaicos como subirse a los árboles, traen consigo riesgos como
lesiones, vértigos y la no cómoda manipulación de los equipos de fotografía,
además de ser un obstáculo para la toma deseada.
Surge la necesidad de implementar un sistema en el cual se corran riesgos
mínimos, que sea fácil y controlable por el ser humano.
¿Cómo diseñar e implementar un sistema de toma de fotografía y video aéreo
desde un aeromodelo?
1.3 JUSTIFICACIÓN De acuerdo con el constante desarrollo de la sociedad se requiere de nuevos y
mejores sistemas ayuden a la solución de problemas y de este modo faciliten la
calidad de vida de una manera eficiente y económica. Por esto, se busca con
este proyecto desarrollar e implementar un sistema de toma de fotografía y
captura de video desde un aeromodelo, con el cual se pretende dar una nueva
opción a aquellas personas que necesitan tomar fotografías, capturar video,
hacer seguimientos, etc., de una manera más práctica, segura y económica, ya
que si se utilizará una aeronave convencional los costos serian muy elevados y
los riesgo mayores debido al congestionamiento aéreo de las nuevas ciudades.
Además, se podrían realizar vuelos en espacios muy reducidos en los cuales
sería casi imposible llevar una aeronave convencional, de esta manera se
amplía el campo de acción del sistema ofreciendo más y mejores beneficios
para los usuarios.
24
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 1.4.1 Objetivo General. Diseñar e implementar un sistema de toma aérea
tanto de video como de fotografía a través de un aeromodelo,
controlando la toma de imágenes y captura de video desde tierra.
1.4.2 Objetivos Específicos.
• Seleccionar frecuencias de trabajo, de acuerdo a la reglamentación
establecida en Colombia.
• Estudiar y elegir los componentes adecuados para utilizarlos en el sistema.
• Mantener los parámetros básicos del video en cuanto a la calidad.
• Realizar un software que visualice, tome fotografías como redundancia y
grabe video.
• Adaptar el sistema al aeromodelo.
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 1.5.1 Alcances.
• Con el sistema será posible visualizar el lugar al cual se le hará la toma
de video o de fotografía, a través de un monitor en tierra, teniendo esto,
se le pueden controlar, atributos como el detalle y requerimientos del
usuario al momento de tomar la(s) fotografía(s) o captación del video; los
controles del aeromodelo y de la toma de las imágenes serán
independientes.
• Se podrá tomar fotografías y captura de video a través de un software
como redundancia para posibles fallos del sistema.
25
1.5.2 Limitaciones.
• No se diseñará el aeromodelo, se integrarán los componentes del
control de video con el mismo.
• La duración de las baterías del sistema de transmisión - recepción y de
la cámara, ya que son componentes inalámbricos.
• La calidad de la transmisión del video dependiendo a la distancia que se
transmita.
• El sistema depende del clima ya que si éste no es favorable no se podrá
realizar el vuelo.
26
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 MARCO CONCEPTUAL
• Formato NTSC: El formato NTSC consiste en la transmisión de 29.97
cuadros de vídeo en modo entrelazado con un total de 525 líneas de
resolución y una velocidad de actualización de 30 cuadros de vídeo por
segundo y 60 campos de alternación de líneas. Para garantizar la
compatibilidad con el sistema NTSC en blanco y negro, el sistema NTSC
de color mantiene la señal monocromática en blanco y negro como
componente de luminancia de la imagen en color, mientras que las dos
componentes de crominancia se tratan con una modulación de amplitud
en cuadratura sobre una subportadora de 3,579545 MHz. La
desmodulación de las componentes de crominancia es necesariamente
síncrona, por lo tanto se envía al inicio de cada línea una señal
sinusoidal de referencia de fase conocida como "salva de color", "burst"
o "colorburst". Esta señal tiene una fase de 180º y es utilizada por el
demodulador de la crominancia para realizar correctamente la
demodulación. A veces, el nivel del "burst" es utilizado como referencia
para corregir variaciones de amplitud de la crominancia.
• Tipos de transmisión inalámbrica: La tecnología inalámbrica, se basa en
la transmisión de ondas electromagnéticas, emitidas por antenas
omnidireccionales, en donde de acuerdo a las necesidades de alcance,
seguridad y calidad, se sacrifican ya sea, o la calidad de la señal o la
fuerza con la que se emiten las ondas.
• Aeromodelismo: El aeromodelismo consiste en el vuelo de pequeños
aviones reducidos a escala imitando el vuelo de los aviones reales. Se
define como "el deporte-ciencia por excelencia, porque nos permite
construir pequeños aviones reales reducidos a escala y a aplicar sobre
ellos las leyes aerodinámicas que rigen su vuelo".
27
• Cámaras Digitales: Almacenan las imágenes en su memoria en forma de
archivos, sin rollo fotográfico, el contenido se transfiere a una
computadora, a un proyector de imágenes o a una impresora y los
archivos se pueden procesar con un programa de imágenes.
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO
RESOLUCIÓN 1090 DE 2004
Diario Oficial No. 45.598, de 3 de julio de 2004
MINISTERIO DE COMUNICACIONES.
Resuelven en el ARTÍCULO 3o. Incorporar en el Capítulo V denominado
"NOTAS NACIONALES", el siguiente texto de las notas nacionales,
denominándole CLM 81, CLM 82, CLM 83, CLM 84, CLM 85, CLM 86, CLM 87,
CLM 88, CLM 89, CLM 90, CLM 91, CLM 92, CLM 93, CLM 94, CLM 95, CLM
96, CLM 97, CLM 98 y CLM 99 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas
de Frecuencias, los cuales quedarán así:
"CLM 86. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se
atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 915,000 - 924,000
MHz, 2 400,000 - 2 483,500 MHz y 5 150,000 - 5 250,000 MHz; para ser
utilizadas libremente por parte del público en general en los aparatos
transreceptores con bajos niveles de potencia o intensidad de campo y
respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3o, Tabla
No 3.6 de la citada resolución".
(Ver resolución completa en Anexo A)
28
2.3 MARCO TEÓRICO 2.3.1 NTSC. NTSC es un sistema de codificación y transmisión de televisión
analógica desarrollado en Estados Unidos en torno a 1940, y que se emplea en
la actualidad en la mayor parte de América y Japón, entre otros países. El
nombre viene del comité de expertos que lo desarrolló, el National Television
System(s) Committee. Un derivado de NTSC es el sistema PAL (Phase Alternating Line) que se
emplea en Europa.
El problema de insertar el color en la señal de televisión sin pérdida de
compatibilidad con la televisión en blanco y negro y sin aumentar notablemente
su ancho de banda se solucionó utilizando el concepto de modulación de
amplitud en cuadratura.
2.3.1.1 Video NTSC.1 El formato NTSC consiste en la transmisión de 29.97
cuadros de vídeo en modo entrelazado con un total de 525 líneas de resolución
y una velocidad de actualización de 30 cuadros de vídeo por segundo y 60
campos de alternación de líneas. Para garantizar la compatibilidad con el sistema NTSC en blanco y negro, el
sistema NTSC de color mantiene la señal monocromática en blanco y negro
como componente de luminancia de la imagen en color, mientras que las dos
componentes de crominancia se transportan con una modulación de amplitud
en cuadratura sobre una subportadora de 3,579545 MHz. La demodulación de
las componentes de crominancia es necesariamente síncrona, por lo tanto se
envía al inicio de cada línea una señal sinusoidal de referencia de fase
conocida como "salva de color", "burst" o "colorburst". Esta señal tiene una fase
de 180º y es utilizada por el demodulador de la crominancia para realizar
correctamente la demodulación. A veces, el nivel del "burst" es utilizado como
referencia para corregir variaciones de amplitud de la crominancia.
1 http://www.monografias.com/trabajos5/ntsc/ntsc.shtml
29
2.3.1.2 Características principales del sistema NTSC.
• La señal Y (luminancia) se trasmite por modulación de amplitud con banda
lateral vestigial, sobre una portadora de RF. Correspondiente al canal
utilizado.
• Cb (diferencia al azul) modula en amplitud a una subportadora de valor
fsp = 3.57 MHz.
• Cr (diferencia al rojo) también modula la misma portadora de 3.57 MHz,
pero tras haber sido adelantada en 90 grados.
• Esta modulación del croma, recibe el nombre de modulación en cuadratura,
y permite que ambas componentes de color puedan modular la
subportadora y luego ser recuperadas en el receptor.
• La modulación del croma se realiza con circuitos del tipo modulador
balanceado, lo que significa que no se trasmite la subportadora, pues
afectaría la luma y por ende la imagen.
• En el receptor se genera la subportadora en forma local, con un cristal de
3.579545 MHz.
• La fase de la subportadora es esencial para el funcionamiento correcto del
sistema, por lo que esta fase se toma de la señal de burst (ciclos de
subportadora) que se envían en el pórtico posterior de borrado, tras el
impulso de sincronismo horizontal.
• Al adicionar el croma a la luminancia, se encuentra que tal como se
estableció hasta ahora para algunos colores, se produce sobremodulacion,
por lo que se hace necesario reducir en amplitud las señales de diferencia
de color en 2.03 y 1.14.Tras esto, se aplican las señales Cb y Cr a los
moduladores balanceados.
2.3.1.3 Señal de prueba de barras de color. Se trata de una señal
constitutiva de 8 barras verticales adyacentes que presenta los 3 colores
primarios (rojo, verde y azul), sus respectivos complementarios (cian, púrpura y
amarillo) y además el blanco y el negro. La suelen trasmitir las emisoras, previo
al comienzo de la programación y sirve al usuario para corregir si es necesario,
30
los matices de su receptor. El arreglo de colores no es arbitrario, sino empieza
por el de mayor luminancia (el blanco) y termina en el extremo derecho con el
negro (luminancia nula). Por lo tanto, la secuencia de colores es: blanco,
amarillo, cian, verde, magenta, rojo, azul y negro.
2.3.1.4 Señales I y Q. En el sistema NTSC, a diferencia del PAL y el SECAM,
en lugar de modular la crominancia según sus coordenadas Cb y Cr, se rota el
eje 33 grados al que se llamo eje Q y 123 grados, al que se llamo ele I. Estos
ejes se eligieron así, pensando que el eje I era el de la zona de mejor
resolución del ojo; y que el Q era el de menor resolución del mismo. Luego, se
asigna a la señal Q un ancho de banda de 500KHz y al eje I, un ancho de
banda de 1.5Mhz, finalmente para detalles más finos, se admite que el ojo no
percibe color y solo resuelve brillo. Posteriormente se descubrió que estas supuestas ventajas de I y Q sobre Cb y
Cr eran inexistentes.
Para la recuperación de la información, el sistema NTSC, podría ser
demodulado sobre los ejes I y Q o sobre Cb y Cr, dependiendo de las fases
con que se alimente a estos demoduladores.
2.3.1.5 Ecuación fundamental de la luminancia. Recordando que la teoría
de los 3 colores establece que alcanzan 3 colores primarios para definir un
color dado, y además teniendo en cuenta la curva de sensibilidad del ojo,
donde las abscisas correspondientes a los 3 colores primarios seleccionados,
tienen como ordenadas 0.47 (rojo), 0.92 (verde) y 0.17 (azul), se podría
plantear que estos fueran los coeficientes tricromaticos para obtener
Y=f(R,G,B) pero esta el inconveniente que la suma de los 3 coeficientes es
igual a 1.56, y para establecer un estándar de televisión se necesitan
normalizar estos coeficientes de manera que se cumpla : Vy = Kr . Vr + Kg . Vg + Kb . Vb
Con 0 < Vi < 1 volt, siendo Vi las tensiones de rojo ,verde, azul y luminancia.
31
De esta manera, para obtener la normalización, se hace que el coeficiente del
rojo, Kr sea igual a la ordenada de la curva de sensibilidad (0.47) dividido la
suma de las 3 ordenadas (1.56) obteniéndose Kr ≅ 0.30. De manera similar se
obtienen Kg ≅ 0.59 y Kb ≅ 0.11. Esto significa que el verde es color de mayor
brillo, contribuyendo a la luminancia con un 59%, el rojo lo hace con un 30% y
el azul con un 11% que escrito anliticamente es:
Vy = 0.30 . Vr + 0.59 . Vg + 0.11 . Vb
Esta deducción supone una relacion lineal entre brillo y su correspondiente
tensión, lo cual no es del todo cierto, por lo cual existe la corrección Gamma.
2.3.1.6 Corrección gamma2. La luz que emite la pantalla de un televisor o
monitor de televisión, la que genera el tubo de rayos catódicos (TRC) debería
ser directamente proporcional a la luz que incidió, durante el proceso de
captación de la imagen, en el tubo de cámara o CCD (del inglés Charge-
Coupled Device, "dispositivo de cargas (eléctricas) interconectadas).
Figura 1. Respuestas ideal y reales del gamma.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bc/Correcci%C3%B3n_gamma.png
2 http://es.wikipedia.org/wiki/Correcci%C3%B3n_gamma.
32
Teóricamente, la respuesta debería ser lineal, no obstante, se ha demostrado
empirícamente que esta respuesta siempre es no lineal. La alinealidad del
sistema se debe a que el perfil del haz de electrones tiene forma gaussiana lo
que limita la resolución vertical efectiva.
Para corregir la alinealidad del receptor de televisión se introduce
artificialmente una distorsión opuesta que es la llamada corrección gamma.
donde:
• Vd = Tensión de la imagen transmitida
• Vc = Tensión a la salida de la cámara
• Yc = Factor gamma de la cámara
• Yd = Factor gamma del receptor.
Cómo para que la respuesta sea ideal, la gamma debe ser 1, la fórmula suele
sustituir el factor gamma de la cámara (Yc) por la unidad.
El valor necesario para obtener la corrección gamma se ha estandarizado en Yc
= 0,45, para los tubos de cámara, ya que aplicando este factor de corrección se
logra la linealidad del sistema. Pero la gamma, además de poder ser corregida
en el momento de la captación, se puede corregir en varios puntos del sistema,
para posibilitar que se pueda adecuar la corrección gamma a las condiciones
lumínicas de la escena.
2.3.1.7 Obtención de las diferencias de color. A partir de la ecuación
fundamental de la luminancia, la obtención de las diferencias de color es
inmediata:
Vr – Vy = 0.70 . Vr – 0.59 . Vg – 0.11 . Vb
Vg –Vy = -0.30 . Vr +0.41 . Vg – 0.11 . Vb
Vb – Vy =-0.30 . Vr –0.59 . Vg + 0.89 . Vb
Las señales que se trasmiten, además de Vy son Vr-Vy y Vb-Vy por lo cual se
las suele definir como V y U respectivamente.
33
La diferencia al verde se obtiene en el receptor, a partir de U y V. Esto,
analíticamente se logra de la siguiente manera:
Vy = 0.30 . Vr +0.59 . Vg + 0.11 . Vb
Vy = 0.30 . Vy +0.59 . Vy + 0.11 . Vy
Restando miembro a miembro y despejando la diferencia al verde queda:
(Vg – Vy) = -0.51. (Vr-Vy) –0.19 . (Vb-Vy)
La sobremodulación de la señal compuesta y factores de reducción se deducen
a partir de la señal de prueba básica, con las barras de colores, que ocurre
sobremodulación, tanto por arriba del pico de 1volt de la señal de luminancia
como por debajo del nivel de sincronismo, al quererse trasmitir los colores
saturados como amarillo, cian, etc.
Se hace necesario la reducción de la señal de crominancia, y como un
compromiso entre sobremodulación y la degradación de relacion S/N, se
permitió sólo un exceso de modulación de hasta 33% en ambos sentidos,
teniendo en consideración que los colores totalmente saturados no se podrán
reproducir y tampoco suelen aparecer en la naturaleza. A partir de este valor de
33%, se obtiene que los factores de reducción son los siguientes, obteniéndose
las llamadas señales diferencia de color reducidas.
• 0.49 para la señal de diferencia al azul, (B-Y)
• 0.88 para la señal de diferencia al rojo, (R-Y)
2.3.1.8 Determinación de la frecuencia de la subportadora de color. En el
caso del sistema NTSC, se busca un entrelazado simétrico y teniendo en
cuenta que tanto la luminancia como la crominancia tiene espectros discretos
con frecuencia fundamental igual a fh, entonces la frecuencia de la
subportadora debe ser un numero múltiplo impar de la semifrecuencia de línea:
Así se tiene fsp = (2n+1) * (fh/2)
Obteniéndose así, un desplazamiento u offset de media línea.
Esto se complementa eligiendo un n tal que la subportadora se ubique lo más
alto posible dentro del canal, sin perturbar otras señales como sonido, etc.
34
Con n = 283 y fh = 15625 Hz, se tiene una fsp ≅ 4.4 MHz
En NTSC norma B del UIT-R, la frecuencia de subportadora se fijo en
4.4296875 MHz.
2.3.1.9 Fundamentos del sistema NTSC. En el comité NTSC, por el año
1953, se sentaron las bases que debía cumplir el futuro sistema de televisión
para un servicio público. Entre muchas características se pueden destacar las
siguientes:
(a) La transmisión de luminancia se debe limitar al mismo espectro que se
venía empleando para transmisiones en blanco y negro. Ya estaban
definidos los canales de 6MHz cada uno, el nuevo servicio debía hacer uso
de estos mismos canales ya establecidos. En este tiempo ya era conocida
la curva de sensibilidad del ojo y otros estudios sobre tricromía y
colorimetría, también se conocía la relacion entre luminancia y los 3 colores
primarios: Y = 0.30 R + 0.59 G + 0.11 B.
(b) Además de la luminancia, obtenida según (a), se debían trasmitir 2 señales
mas para caracterizar completamente una imagen coloreada. Se conocía
bien la teoría de los 3 colores, y estaban convencidos que eran 3 señales
las que se debían trasmitir; como por compatibilidad, una de estas señales
debía ser obligatoriamente Y, quedaba por definir las otras 2. Se observó
que en caso de una imagen no coloreada (negra, gris o blanca), se cumplía
una relación muy particular entre los 3 colores primarios: kR=kG=kB con 0
≤ k ≤ 1; entonces se dedujo que las señales (kR-kY), (kG-kY), (kB-kY) eran
señales que definían solo el colorido de la imagen, pues en caso de negro,
gris o blanco se anulaban, esto es, no llevan información de brillo y cumplen
con la compatibilidad exigida. Por lo tanto se decidió con buen criterio,
enviar junto con la señal Y, las señales (kR-kY) y (kB-kY) obteniéndose la
restante en el receptor. Estas 2 señales se llamaron diferencia al rojo y
diferencia al azul y son las componentes de la señal de crominancia.
35
También se descubrió que estas señales debían ser corregidas por
alinealidades en la cadena de transmisión y en el tubo del receptor.
(c) Representación gráfica en el circulo cromático. Así se destacan las señales
en las respectivas normas, donde en un sistema de ejes cartesianos, se
grafica la crominancia de cada color obtenible en la imagen, llevando el eje
de abscisas la diferencia al azul y el eje de ordenadas la diferencia al rojo.
También se puede referir un color dado en este mismo diagrama
determinado por su matiz y su saturación, haciendo un cambio de
coordenadas cartesianas a polares. El módulo representa la saturación y el
ángulo formado por el vector representativo del color y el semieje positivo
de abscisas representa el matiz.
(d) Debe poder introducirse dentro del mismo canal de 6 MHz, y compartiendo
banda con el espectro de luminancia, el correspondiente a la crominancia,
sin perturbar, o en su defecto, perturbando lo menos posible al primero.
Para lograr este objetivo se basaron en estudios ópticos, donde se
establecía que el ojo es más sensible a diferencias de brillo sobre pequeñas
superficies, que al color sobre idénticas superficies, concluyéndose que el
ancho de banda de croma debía ser menor que el de luma. También se
observo que los espectros contenían energía en paquetes, perfectamente
ubicables dentro del canal, pues eran múltiplos de la frecuencia de línea o
frecuencia horizontal. Se determinó que el espectro de croma debía
ubicarse en la zona de altas frecuencias de la luma, donde ésta tenia
paquetes de menor energía, por lo tanto, interferiría menos en esta zona.
(e) Modulación de la subportadora. Para conseguir llevar el espectro de croma
a la zona de alta frecuencia de la luma era necesario modular las señales
de diferencia de color con una portadora que se denominó subportadora
color. Como ambas señales diferencia de color debían trasmitirse
simultáneamente sobre la misma portadora, se recurrió a la modulación de
36
amplitud en cuadratura, donde la modulación sobre la subportadora se hace
con un corrimiento de fase de 90 grados, obteniéndose en definitiva una
modulación en amplitud y fase. La determinación del valor de la
subportadora se basó en el hecho que para intercalar ambos espectros de
rayas, la subportadora debía ser un múltiplo de la semifrecuencia de línea,
donde la luma dejaba huecos sin energía. Así se eligió un valor de
fsc=3.579545MHz.
(f) Sustitución de las señales diferencia de color. Sobre la base de estudios
(elipses de Mac-Adam) y a las características fisiológicas del ojo, en el
sistema NTSC se decidió correr los ejes de modulación que hasta entonces
eran (B-Y) y (R-Y) por los definidos por una rotación de 33%, donde se
creía se podían conseguir 2 ejes, uno con máxima sensibilidad, llamado I, al
que se le asigna un gran ancho de banda, y otro eje de mínima resolución,
llamado Q, al que se le asigna un menor ancho de banda. Esto sólo fue una
transformación lineal que no alteró el principio de funcionamiento ni el tipo
de modulación.
(g) Primarios reales y blanco de referencia real para TV color. Conocido
entonces era el diagrama de la ICI, y se definieron las coordenadas xy de
los 3 primarios seleccionados y el blanco de referencia, que se aproximaron
bastante a los teóricos.
(h) Funcionamiento con la portadora suprimida. Se hizo necesario para la
transmisión de la crominancia eliminarle la subportadora luego de la
modulación, para la compatibilidad en receptores monocromáticos. Esta
portadora color se regenera en el receptor a partir de un oscilador a cristal,
pero hace falta que esta portadora en el receptor esté sincronizada y en
fase con la del emisor, por lo cual se agrega a la señal compuesta (luma,
croma, sincronismos y borrados) unos ciclos de portadora color (entre 8 y
37
12) que el receptor utilizará en detectores síncronos. Esta señal auxiliar se
denomina Burst o ráfaga de color.
2.3.2 Telecomunicaciones. Se denomina telecomunicación a la técnica de
transmitir un mensaje desde un punto a otro, normalmente con el atributo típico
adicional de ser bidireccional. Proviene del griego tele, que significa distancia.
Por tanto, el término telecomunicación cubre todas las formas de comunicación
a distancia, incluyendo radio, telegrafía, televisión, telefonía, transmisión de
datos e interconexión de computadores.
2.3.2.1 Elementos de un sistema de comunicaciones. En toda
comunicación existen tres elementos básicos (imprescindibles uno del otro) en
un sistema de comunicación: el transmisor, el canal de transmisión y el
receptor. Cada uno tiene una función característica.
El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma se señal. Para lograr una
transmisión eficiente y efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de
procesamiento de la señal. La más común e importante es la modulación, un
proceso que se distingue por el acoplamiento de la señal transmitida a las
propiedades del canal, por medio de una onda portadora.
El Canal de Transmisión o medio es el enlace eléctrico entre el transmisor y el
receptor, siendo el puente de unión entre la fuente y el destino. Este medio
puede ser un par de alambres, un cable coaxial, el aire, etc. Pero sin importar
el tipo, todos los medios de transmisión se caracterizan por la atenuación, la
disminución progresiva de la potencia de la señal conforme aumenta la
distancia.
La función del Receptor es extraer del canal la señal deseada y entregarla al
transductor de salida. Como las señales son frecuentemente muy débiles,
como resultado de la atenuación, el receptor debe tener varias etapas de
amplificación. En todo caso, la operación clave que ejecuta el receptor es la
demodulación, el caso inverso del proceso de modulación del transmisor, con
lo cual vuelve la señal a su forma original.
38
Figura 2. Elementos de un sistema de comunicaciones eléctricas.
http://www.eveliux.com/imagenes/modelo02.gif
2.3.2.2 Contaminaciones de la señal. Durante la transmisión de la señal
ocurren ciertos efectos no deseados. Uno de ellos es la atenuación, la cual
reduce la intensidad de la señal; sin embargo, son más serios la distorsión, la
interferencia y el ruido, los cuales se manifiestan como alteraciones de la forma
de la señal. Al introducirse estas contaminaciones al sistema, es una práctica
común y conveniente imputárselas, pues el transmisor y el receptor son
considerados ideales. En términos generales, cualquier perturbación no
intencional de la señal se puede clasificar como "ruido", y algunas veces es
difícil distinguir las diferentes causas que originan una señal contaminada.
Existen buenas razones y bases para separar estos tres efectos, de la manera
siguiente:
Distorsión: Es la alteración de la señal debida a la respuesta imperfecta del
sistema a ella misma. A diferencia del ruido y la interferencia, la distorsión
desaparece cuando la señal deja de aplicarse.
Interferencia: Es la contaminación por señales extrañas, generalmente
artificiales y de forma similar a las de la señal. El problema es particularmente
común en emisiones de radio, donde pueden ser captadas dos o más señales
simultáneamente por el receptor. La solución al problema de la interferencia es
39
obvia; eliminar en una u otra forma la señal interferente o su fuente. En este
caso es posible una solución perfecta, si bien no siempre práctica.
Ruido: Por ruido se debe de entender las señales aleatorias e impredecibles
de tipo eléctrico originadas en forma natural dentro o fuera del sistema. Cuando
estas señales se agregan a la señal portadora de la información , ésta puede
quedar en gran parte oculta o eliminada totalmente. Por supuesto que podemos
decir lo mismo en relación a la interferencia y la distorsión y en cuanto al ruido
que no puede ser eliminado nunca completamente, ni aún en teoría.
2.3.2.3 Modulación. Muchas señales de entrada no pueden ser enviadas
directamente hacia el canal, como vienen del transductor. Para eso se modifica
una onda portadora, cuyas propiedades se adaptan mejor al medio de
comunicación en cuestión, para representar el mensaje.
"La modulación es la alteración sistemática de una onda portadora de acuerdo
con el mensaje (señal modulada) y puede ser también una codificación"
"Las señales de banda base producidas por diferentes fuentes de información
no son siempre adecuadas para la transmisión directa a través de un a canal
dado. Estas señales son en ocasiones fuertemente modificadas para facilitar su
transmisión."
Una portadora es una senoide de alta frecuencia, y uno de sus parámetros (tal
como la amplitud, la frecuencia o la fase) se varía en proporción a la señal de
banda base s(t). De acuerdo con esto, se obtiene la modulación en amplitud
(AM), la modulación en frecuencia (FM), o la modulación en fase (PM). La
siguiente figura muestra una señal de banda base s(t) y las formas de onda de
AM y FM correspondientes. En AM la amplitud de la portadora varia en
proporción a s(t), y en FM, la frecuencia de la portadora varia en proporción a
s(t).
40
Figura 3. Señal portadora, señal de banda base s(t) y las formas de onda de AM y FM
correspondientes
http://www.eveliux.com/imagenes/modula01.gif
Es interesante hacer hincapié en que muchas formas de comunicación no
eléctricas también encierran un proceso de modulación, y la voz es un buen
ejemplo. Cuando una persona habla, los movimientos de la boca ocurren de
una manera mas bien lenta, del orden de los 10 Hz, que realmente no pueden
producir ondas acústicas que se propaguen. La transmisión de la voz se hace
por medio de la generación de tonos portadores, de alta frecuencia, en las
cuerdas vocales, tonos que son modulados por los músculos y órganos de la
41
cavidad oral. Lo que el oído capta como voz, es una onda acústica modulada,
muy similar a una onda eléctrica modulada.
2.3.2.3.1 ¿Por qué se modula? Existen varias razones para modular, entre
ellas:
• Facilita la propagación de la señal de información por cable o por el
aire.
• Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información
distinta.
• Disminuye dimensiones de antenas.
• Optimiza el ancho de banda de cada canal
• Evita interferencia entre canales.
• Protege a la información de las degradaciones por ruido.
• Define la calidad de la información trasmitida.
• Modulación para facilidad de radiación: Una radiación eficiente de
energía electromagnética requiere de elementos radiadores (antenas)
cuyas dimensiones físicas serán por lo menos de 1/10 de su longitud. de
onda. Pero muchas señales, especialmente de audio, tienen
componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, para lo
cual necesitarían antenas de unos 300 km de longitud si se radiaran
directamente. Utilizando la propiedad de traslación de frecuencias de la
modulación, estas señales se pueden sobreponer sobre una portadora
de alta frecuencia, con lo que se logra una reducción sustancial del
tamaño de la antena. Por ejemplo, en la banda de radio de FM, donde
las portadoras están en el intervalo de 88 a 108 MHz, las antenas no
deben ser mayores de un metro.
42
• Modulación para reducir el ruido y la interferencia: Se ha dicho que es
imposible eliminar totalmente el ruido del sistema. Y aunque es posible
eliminar la interferencia, puede no ser práctico. Por fortuna, ciertos tipos
de modulación tiene la útil propiedad de suprimir tanto el ruido como la
interferencia. La supresión, sin embargo, ocurre a un cierto precio;
generalmente requiere de un ancho de banda de transmisión mucho
mayor que el de la señal original; de ahí la designación del ruido de
banda ancha. Este convenio de ancho de banda para la reducción del
ruido es uno de los intereses y a veces desventajosos aspectos del
diseño de un sistema de comunicación.
• Modulación por asignación de frecuencia: El propietario de un aparato
de radio o televisión puede seleccionar una de varias estaciones, aún
cuando todas las estaciones estén transmitiendo material de un
programa similar en el mismo medio de transmisión. Es posible
seleccionar y separar cualquiera de las estaciones, dado que cada una
tiene asignada una frecuencia portadora diferente. Si no fuera por la
modulación, solo operaría una estación en un área dada. Dos o más
estaciones que transmitan directamente en el mismo medio, sin
modulación, producirán una mezcla inútil de señales interferentes.
• Modulación para multicanalización: A menudo se desea transmitir
muchas señales en forma simultánea entre dos puntos. Las técnicas de
multicanalización son formas intrínsecas de modulación, permiten la
transmisión de múltiples señales sobre un canal, de tal manera que cada
señal puede ser captada en el extremo receptor. Las aplicaciones de la
multicanalización comprenden telemetría de datos, emisión de FM
estereofónica y telefonía de larga distancia. Es muy común, por ejemplo,
tener hasta 1,800 conversaciones telefónicas de ciudad a ciudad,
multicanalizadas y transmitidas sobre un cable coaxial de un diámetro
menor de un centímetro.
43
• Modulación para superar las limitaciones del equipo: El diseño de un
sistema queda generalmente a la disponibilidad de equipo, el cual a
menudo presenta inconvenientes en relación con las frecuencias
involucradas. La modulación se puede usar para situar una señal en la
parte del espectro de frecuencia donde las limitaciones del equipo sean
mínimas o donde se encuentren más fácilmente los requisitos de diseño.
Para este propósito, los dispositivos de modulación se encuentran
también en los receptores, como ocurre en los transmisores.
2.3.2.3.2 ¿Cómo se modula? Frecuentemente se utilizan dispositivos
electrónicos SEMICONDUCTORES con características no lineales (diodos,
transistores, bulbos), resistencias, inductancias, capacitores y combinaciones
entre ellos. Estos realizan procesos eléctricos cuyo funcionamiento es descrito
de su representación matemática. s(t) = A sen (wt + @ )
donde: A es la ampitud de la portadora (volts)
w es la frecuencia angular de la portadora (rad/seg)
@ ángulo de fase de la portadora (rad)
2.3.2.3.3 ¿Qué tipos de modulación existen? Existen básicamente dos tipos
de modulación: la modulación ANALÓGICA, que se realiza a partir de señales
analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su
forma eléctrica y la modulación DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de
señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.
• Modulación Analógica: AM, FM, PM
• Modulación Digital: ASK, FSK, PSK, QAM
2.3.2.3.4 ¿Cómo afecta el canal a la señal ? Depende del medio o canal, ya
que hay unos mejores que otros, aunque también depende del tipo de
modulación y aplicación.
44
Los principales efectos que sufre la señal al propagarse son:
• Atenuación
• Desvanecimiento
• Ruido Blanco aditivo
• Interferencia externa
• Ruido de fase
• Reflexión de señales
• Refracción
• Difracción
• Dispersión
2.3.2.3.5 ¿Qué relación existe entre la modulación y el canal? El canal influye fuertemente en la elección del tipo de modulación de un
sistema de comunicaciones, principalmente debido al ruido.
• CANAL: Ruido, Distorsión, Interferencia y Atenuación.
• MODULACIÓN: Inmunidad al ruido, Protege la calidad de la información,
Evita interferencia.
2.3.2.4 Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica. En el
diseño de un sistema de comunicación, el ingeniero se coloca frente a dos
clases generales de restricciones: por un lado, los factores tecnológicos, es
decir, los factores vitales de la ingeniería y por otra parte, las limitaciones
físicas fundamentales impuestas por el propio sistema, o sean, las leyes de la
naturaleza en relación con el objetivo propuesto.
Puesto que la ingeniería es, o debe ser, el arte de lo posible, ambas clases de
restricciones deben ser analizadas al diseñar el sistema. Hay más de una
diferencia, pues los problemas tecnológicos son problemas de practibilidad que
incluyen consideraciones tan diversas como disponibilidad del equipo,
interacción con sistemas existentes, factores económicos, etc., problemas que
pueden ser resueltos en teoría, aunque no siempre de manera practica. Pero
las limitaciones físicas fundamentales son justamente eso; cuando aparecen en
45
primer plano, no existen recursos, incluso en teoría. No obstante, los problemas
tecnológicos son las limitaciones que en última instancia señalan si pueden o
no ser salvadas. Las limitaciones fundamentales en la transmisión de la
información por medios eléctricos son el ancho de banda y el ruido.
2.3.2.4.1 La limitación del ancho de banda. La utilización de sistemas
eficientes conduce a una reducción del tiempo de transmisión, es decir, que se
transmite una mayor información en el menor tiempo. Una transmisión de
información rápida se logra empleando señales que varían rápidamente con el
tiempo. Pero estamos tratando con un sistema eléctrico, el cual cuenta con
energía almacenada; y hay una ley física bien conocida que expresa que en
todos los sistemas, excepto en los que no hay pérdidas, un cambio en la
energía almacenada requiere una cantidad definida de tiempo. Así, no se
puede incrementar la velocidad de la señalización en forma arbitraria, ya que
en consecuencia el sistema dejará de responder a los cambios de la señal.
Una medida conveniente de la velocidad de la señal es su ancho de banda, o
sea, el ancho del espectro de la señal. En forma similar, el régimen al cual
puede un sistema cambiar energía almacenada, se refleja en su respuesta de
frecuencia útil, medida en términos del ancho de banda del sistema. La
transmisión de una gran cantidad de información en una pequeña cantidad de
tiempo, requiere señales de banda ancha para representar la información y
sistemas de banda ancha para acomodar las señales. Por lo tanto, dicho ancho
de banda surge como una limitación fundamental.
Cuando se requiere de una transmisión en tiempo real, el diseño debe asegurar
un adecuado ancho de banda del sistema. Si el ancho de banda es insuficiente,
puede ser necesario disminuir la velocidad de señalización, incrementándose
así el tiempo de transmisión. Debe recalcarse que el diseño de equipo no es
con mucho un problema de ancho de banda absoluto o fraccionario, o sea, el
ancho de banda absoluto dividido entre la frecuencia central. Si con una señal
de banda ancha se modula una portadora de alta frecuencia, se reduce el
ancho de banda fraccional y con ello se simplifica el diseño del equipo. Esta es
46
una razón por que en señales de TV cuyo ancho de banda es de cerca de 6
MHz se emiten sobre portadoras mucho mayores que en la transmisión de AM,
donde el ancho de banda es de aproximadamente 10 Hz.
Asimismo, dado un ancho de banda fraccionario, resultado de las
consideraciones del equipo, el ancho de banda absoluto puede incrementarse
casi indefinidamente yendo hasta frecuencias portadoras mayores. Un sistema
de microondas de 5 GHz puede acomodar 10,000 veces más información en
un periodo determinado que una portadora de radiofrecuencia de 500 KHz,
mientras que un rayo láser cuya frecuencia sea de 5xlOl4 Hz tiene una
capacidad teórica de información que excede al sistema de microondas en un
factor de 105, o sea, un equivalente aproximado de 10 millones de canales de
TV. Por ello es que los ingenieros en comunicaciones están investigando
constantemente fuentes de portadoras de altas frecuencias nuevas y utilizables
para compensar el factor ancho de banda.
2.3.2.4.2 La limitación ruido. El éxito en la comunicación eléctrica depende
de la exactitud con la que el receptor pueda determinar cual señal es la que fue
realmente transmitida, diferenciándola de las señales que podrían haber sido
transmitidas. Una identificación perfecta de la señal sería posible sólo en
ausencia de ruido y otras contaminaciones, pero el ruido existe siempre en los
sistemas eléctricos y sus perturbaciones sobrepuestas limitan la habilidad para
identificar correctamente la señal que interesa y así, la transmisión de la
información.
¿Pero por qué es inevitable el ruido? La respuesta proviene de la teoría
cinética. Cualquier partícula a una temperatura diferente de cero absoluto,
posee una energía térmica que se manifiesta como movimiento aleatorio o
agitación térmica. Si la partícula es un electrón, su movimiento aleatorio origina
una corriente aleatoria. Luego, si esta corriente aleatoria ocurre en un medio
conductor, se produce un voltaje aleatorio conocido como ruido térmico o ruido
de resistencia. Mientras el ruido de resistencia es sólo una de las posibles
fuentes en un sistema, muchos otros están relacionados, en una u otra forma,
47
el movimiento electrónico aleatorio. Más aún, como era de esperarse de la
dualidad onda-particula, existe ruido térmico asociado con la radiación
electromagnética. En consecuencia, como no podemos tener comunicación
eléctrica sin electrones u ondas electromagnéticas, tampoco podemos tener
comunicación eléctrica sin ruido.
Las variaciones de ruido típicas son muy pequeñas, del orden de los
microvoltios. Si las variaciones de la señal son sustancialmente mayores, es
decir varios voltios pico a pico, el ruido puede ser ignorado. En realidad, en
sistemas ordinarios bajo condiciones ordinarias, la relación señal a ruido es
bastante grande para que el ruido no sea perceptible. Pero en sistemas de
amplio régimen o de potencia mínima, la señal recibida puede ser tan pequeña
como el ruido o más. Cuando ésto suceda, la limitación por ruido resulta muy
real.
Es importante señalar que si la intensidad de la señal es insuficiente, añadir
más pasos de amplificación en el receptor no resuelve nada; el ruido sería
amplificado junto con la señal, lo cual no mejora la relación señal a ruido.
Aumentar la potencia transmitida ayuda, pero la potencia no se puede
incrementar en forma indefinida por razón de problemas tecnológicos. En forma
alterna, se puede permutar el ancho de banda por la relación señal a ruido por
medio de técnicas de modulación y codificación. No es de sorprender que la
más efectiva de estas técnicas generalmente sea la más costosa y difícil de
instrumentar.
Dado un sistema con ancho de banda y relación señal a ruido fijos, existe un
límite superior definido, al cual puede ser transmitida la información por el
sistema. Este límite superior se conoce con el nombre de capacidad de
información y es uno de los conceptos centrales de la teoría de la información.
Como la capacidad es finita, se puede decir con apego a la verdad, que el
diseño del sistema de comunicación es un asunto de compromiso; un
compromiso entre tiempo de transmisión, potencia transmitida, ancho de banda
y relación señal a ruido; compromiso restringido por los problemas
tecnológicos.
48
2.3.2.5 La relacion señal a ruido. Los factores fundamentales que controlan
el índice y la calidad de la transmisión de información son el ancho de banda B
y la potencia S de la señal.
El ancho de banda de un canal es el rango de frecuencias que éste puede
transmitir con razonable fidelidad; por ejemplo, si un canal puede transmitir con
razonable fidelidad una señal cuyas componentes de frecuencia ocupan un
rango de 1,000 hasta un máximo de 5,000 Hz (5 kHz) el ancho de banda será
de 4 kHz.
Para comprender el papel de B, se considera la posibilidad de aumentar la
velocidad de transmisión de la información mediante la compresión en el
tiempo de la señal. Si una señal se comprime en el tiempo por un factor de dos,
se podrá transmitir en la mitad del tiempo, y la velocidad de transmisión se
duplica. Sin embargo, la compresión por un factor de dos hace que la señal
"oscile" dos veces más rápido, lo que implica que las frecuencias de sus
componentes se dupliquen. Para transmitir sin distorsión esta señal
comprimida, el ancho de banda del canal debe duplicarse. De esta forma, el
índice de transmisión de la información es directamente proporcional a B. Con
más generalidad si un canal de ancho de banda B puede transmitir N pulsos
por segundo, entonces, para transmitir KN pulsos por segundo se necesita un
canal de ancho de banda KB. Para reiterar, el número de pulsos/segundo que
pueden transmitirse a través de un canal es directamente proporcional a su
ancho de banda B.
La potencia S de la señal desempeña un papel dual en la transmisión de
información. Primero, S esta relacionada con la calidad de la transmisión. Al
incrementarse S, la potencia de la señal, se reduce el efecto del ruido de canal,
y la información se recibe con mayor exactitud, o con menos incertidumbre.
Una mayor relación de señal a ruido S/N permite también la transmisión a
través de una distancia mayor. En cualquier caso, una cierta S/N mínima es
necesaria para la comunicación.
49
Figura 4. Relacion señal a ruido (S/N).
http://www.eveliux.com/imagenes/sn01.gif
2.3.2.6 Fundamentos de la propagación de las ondas de radio. Las ondas
electromagnéticas se clasifican según su frecuencia de oscilación o longitud de
onda:
Donde:
λ : longitud de onda.
c=3x108 m/s velocidad de la luz en el vacío.
f : frecuencia de oscilación.
En la tabla 1 se presenta la división del espectro radioeléctrico según su
frecuencia (longitud de onda) y sus principales usos.
Las ondas de radio se propagan a lo largo de la tierra de diferente manera. Las
dos rutas principales por las cuales pueden viajar desde transmisor a receptor
son a través de la ionósfera (ondas de cielo) o alrededor de la tierra (ondas de
50
tierra). En el rango de frecuencias de las comunicaciones móviles terrestres
predominan las ondas de tierra.
Tabla 1. Distribución del espectro radioeléctrico.
MAZARRO, Marcelo R. Modelización de canal de rf para las frecuencias de 850 mhz y 1900
mhz. Instituto tecnológico de buenos aires, 2005.
51
2.3.2.6.1 Ondas de tierra. Se denominan ondas de tierra a aquellas viajan cerca
de la superficie de la tierra, sin abandonar la tropósfora, por esto, no se ven
influenciadas por la ionósfera, se las divide en ondas de superficie y ondas de
espacio
2.3.2.6.2 Onda de superficie. En la propagación de las ondas superficiales, la
energía se desplaza en contacto con la superficie de la tierra. La atenuación que
introduce le contacto con la superficie se incrementa rápidamente al aumentar la
frecuencia, por ello sólo pueden utilizarse para frecuencias inferiores a 30 MHz.
Son muy poco utilizadas.
2.3.2.6.3 Ondas de espacio. Este es el modo de propagación de las ondas en las
comunicaciones móviles terrestres. Las ondas espaciales viajan cercanas a la
superficie de la tierra no más de 15 km o en la troposfera. El primer tipo de onda
de espacio, la onda directa, viaja directamente del transmisor al receptor sin
ningún tipo de reflexiones. El segundo tipo, la onda reflejada, llega a la antena
receptora luego de reflejarse una o varias veces en la superficie de la tierra o en
cualquier tipo de objetos. La onda reflejada difiere en fase y amplitud respecto a la
onda directa debido a la diferencia de caminos recorridos, al llegar al receptor
dependiendo de la fase relativa podrían sumarse o anularse. El tercer tipo de onda
de espacio es la onda reflejada troposféricamente, estas ondas viajan en la capa
de la atmósfera denominada tropósfera comprendida entre los 300 y 10.000 mts
de altura. Las condiciones de propagación de estas ondas presentan gran
dependencia con la temperatura y la humedad en la tropósfera.
2.3.2.6.4 Ondas de cielo. La onda es refractada en la ionósfera. Esto tiene sus
complicaciones debido a que los rayos ultravioletas ionizan la ionósfera
cambiando sus características entre el día y la noche. Son de gran uso para
comunicaciones a gran distancia.
52
2.3.2.7 Modelos de propagación. Las predicciones de nivel de señal y cobertura son de vital importancia en el
diseño de sistema de radio móviles. Básicamente hay 3 maneras de obtener una
aproximación al nivel de señal recibido:
1. Modelos empíricos: simples pero no del todo exactos
2. Mediciones: exactas pero requieren de gran esfuerzo y tiempo
3. Una combinación de las dos anteriores, se utilizan modelos empíricos
corregidos con algunas mediciones de cada una de las zonas a predecir.
Un modelo de propagación predice el valor medio de señal o las pérdidas de
trayectoria entre un transmisor y un receptor en función de la distancia. Hay
cantidad de factores que afectan la media de las pérdidas de camino: perfil del
terreno, presencia de obstáculos, altura de antena de transmisor y receptor,
frecuencia de operación, etc.
Los modelos son básicamente divididos en 3 grupos: determinísticos, estocásticos
e híbridos. Los determinísticos corresponden a una descripción exacta de las
causas de pérdida y multicamino. Presentan una gran exactitud pero debido a la
gran complejidad de la descripción exacta del medio ambiente son muy poco
utilizados, únicamente podrían usarse para casos con muy pocas trayectorias
múltiples (no más de 3 o 4). Los modelos estocásticos corresponden a un modelo
estadístico del entorno, siendo los más apropiados para situaciones reales donde
la cantidad de trayectos múltiples es muy elevada y sería imposible resolverla de
manera determinística. Por último los modelos híbridos son una combinación de
los dos anteriores. Por ejemplo, un modelo estocástico es Okumura-Hata,
Walfisch-Ikegami es un modelo híbrido y el de espacio libre es determinístico.
2.3.2.7.1 Modelo de espacio libre. El modelo de espacio libre es el más simple
de todos, asume que el canal de RF está libre de cualquier obstáculo que puede
pueda afectar a la propagación como absorción, difracción, reflexión o dispersión.
53
Muchas veces se utiliza para realizar cálculos rápidos. Las pérdidas por trayectoria
serán solamente función de la distancia entre transmisor y receptor.
Figura 5. Modelo espacio libre.
MAZARRO, Marcelo R. Modelización de canal de rf para las frecuencias de 850 mhz y 1900 mhz.
Instituto Tecnológico de Buenos Aires, 2005. p. 12.
La pérdida de camino entre transmisor y receptor se expresa como:
24log10 ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ Π
=λ
dLel
donde: d: distancia (m) λ: longitud de onda (m)
Escribiendo λ=c/f y expresando las pérdidas de dB:
( ) ( )fdLel log20log2055,27 ++−=
Donde f se expresa en MHz
2.3.2.7.2 Principales mecanismos de propagación. Hay diversos fenómenos
que influyen en la propagación que son generalmente atribuidos a 3 mecanismos
básicos de propagación: reflexión, difracción y dispersión. En un ambiente urbano
típico en las comunicaciones móviles se dan estos 3 fenómenos simultáneamente,
se ejemplifican en la Figura 6.
54
Figura 6. Mecanismos de propagación en ambiente urbano.
Ibid., p.13.
2.3.2.7.2.1 Reflexión. La reflexión ocurre cuando la onda electromagnética incide
sobre un objeto de grandes dimensiones comparadas con la longitud de onda. Las
reflexiones en la tierra y edificios producen ondas reflejadas que se sumarán
constructiva o destructivamente en el receptor. Dependiendo de la permeabilidad
del objeto y el ángulo de incidencia sobre el que se incide y del que proviene la
onda una parte de la energía se reflejará y otra se transmitirá.
En esta instancia podemos introducir un modelo de una complejidad un poco
mayor que tiene en cuenta las reflexiones en el plano de tierra, este modelo es
conocido como modelo de dos rayos.
2.3.2.7.2.2 Difracción. La difracción ocurre cuando el camino entre transmisor y
receptor se halla parcialmente obstruído por una superficie que presenta bordes o
irregularidades, debido a este mecanismo las ondas de radio pueden ser captadas
detrás de un obstáculo. El fenómeno de desvanecimientos muy común en
comunicaciones móviles es producido por la difracción.
55
2.3.2.7.2.1.1 Fresnel. De acuerdo con el principio de Huygen, cada elemento del
frente de onda produce un frente de onda secundario, teniendo en la antena
receptora infinidad de frentes de onda incidiendo los cuales se suman o resta de
acuerdo a su fase relativa (función de la diferencia de caminos recorridos). El
efecto queda determinado por una familia de elipsoides alrededor del rayo directo
denominadas elipsoides de Fresnel.
Figura 7. Elipsoides de Fresnel.
Ibid., p. 14.
En la Figura 7 se ve la conformación de las zonas de Fresnel. Los radios de
dichas zonas se pueden calcular como:
dddn
Fn21λ
=
Cabe destacar que las zonas pares suman destructivamente a la señal y que la
primer zona de Fresnel transporta más de la mitad de la energía total.
La atenuación producida por un obstáculo puede ser calculada en función del
despeje de la primera zona de Fresnel: Figura 8. Atenuación por obstáculo.
Ibid., p. 14.
56
( )1log2010 FDAt +=
Donde At es la atenuación por obstáculo expresada en dB.
2.3.2.7.2.3 Dispersión. La dispersión ocurre cuando en el camino de la onda hay
objetos cuyo tamaño es pequeño comparado con la longitud de onda incidente y el
número de obstáculos es grande. Sigue los principios básicos de la difracción pero
debido a su naturaleza aleatoria es de muy difícil predicción.
2.3.2.7.3 Método de Okumura. El modelo de Okumura es el más difundido. Es
completamente empírico basado en una gran cantidad de mediciones realizadas
en el área de Tokio. Los resultados analizados estadísticamente y son mostrados
en una serie de curvas que muestran el nivel de señal en función de la distancia
para diferentes alturas de antenas y frecuencias.
Dado que todas las mediciones fueron realizadas en terreno casi plano y área
urbana, Okumura introdujo factores de corrección para ajustar la predicción en
áreas abiertas y diferentes tipos de terreno: montaña, mar, sierra, etc.
El modelo puede ser expresado como:
( ) ( ) AmBelo GhGhGALL −−−+=
Donde:
Lel: atenuación de espacio libre.
A: atenuación relativa, obtenida de las curvas.
HB: altura antena transmisora (m)
hm: altura antena receptora (m)
G: ganancia de acuerdo al tipo de morfología y donde:
57
2.3.2.7.4 Modelo de Ikegami. Ikegami investigó los mecanismos de propagación
en ambientes urbanos. Sus estudios se centraron en las pérdidas introducidas por
difracción en las terrazas de los edificios. Dos ondas difractadas alcanzan la
antena de un móvil, una de ellas es reflejada en un edificio y la otra es un rayo
directo. La contribución de estas dos ondas es sumada y la atenuación debida
difracción en terraza a la calle puede ser calculada con:
( ) ( ) ( ) ( )( )ϕsenfhhwL mroofrts log10log10log20log109,16 ++−+−−=
Donde:
f: frecuencia (MHz)
hm: altura antena estación móvil (receptor) (m)
w: ancho de la calle
hroof: altura de edificios
ϕ: orientación de la calle respecto a la onda incidente (grados)
Figura 9. Ángulo incidencia RF
Ibid., p. 22.
58
El modelo fue totalmente desarrollado sobre cálculos teóricos. Se comparó el
modelo con mediciones y los resultados no fueron buenos.
2.3.3 USB Universal Serial Bus. USB Universal Serial Bus es una interfase
plug&play entre el PC y ciertos dispositivos tales como teclados, mouses, scanner,
impresoras, módems, placas de sonido, placas de video, cámaras, etc).
Una característica importante es que permite a los dispositivos trabajar a
velocidades mayores, en promedio a unos 12 Mbps, esto es más o menos de 3 a
5 veces más rápido que un dispositivo de puerto paralelo y de 20 a 40 veces más
rápido que un dispositivo de puerto serial.
2.3.3.1 ¿Cómo funciona? Trabaja como interfaz para transmisión de datos y
distribución de energía, que ha sido introducida en el mercado de PC´s y
periféricos para mejorar las lentas interfaces serie (RS-232) y paralelo. Esta
interfaz de 4 hilos, 12 Mbps y “plug and play”, distribuye 5V para alimentación,
transmite datos y está siendo adoptada rápidamente por la industria informática.
Es un bus basado en el paso de un testigo, semejante a otros buses como los de
las redes locales en anillo con paso de testigo y las redes FDDI. El controlador
USB distribuye testigos por el bus. El dispositivo cuya dirección coincide con la
que porta el testigo responde aceptando o enviando datos al controlador. Este
también gestiona la distribución de energía a los periféricos que lo requieran.
Emplea una topología de estrellas apiladas que permite el funcionamiento
simultáneo de 127 dispositivos a la vez. En la raíz o vértice de las capas, está el
controlador anfitrión o host que controla todo el tráfico que circula por el bus. Esta
topología permite a muchos dispositivos conectarse a un único bus lógico sin que
los dispositivos que se encuentran más abajo en la pirámide sufran retardo. A
diferencia de otras arquitecturas, USB no es un bus de almacenamiento y envío,
de forma que no se produce retardo en el envío de un paquete de datos hacia
capas inferiores.
59
El sistema de bus serie universal USB consta de tres componentes:
• Controlador
• Hubs o Concentradores
• Periféricos
Figura 10. Estructura de capas del bus USB
http://www.monografias.com/trabajos11/usbmem/Image1359.gif
2.3.3.1.1 Controlador. Reside dentro del PC y es responsable de las
comunicaciones entre los periféricos USB y la CPU del PC. Es también
responsable de la admisión de los periféricos dentro del bus, tanto si se detecta
una conexión como una desconexión. Para cada periférico añadido, el controlador
determina su tipo y le asigna una dirección lógica para utilizarla siempre en las
comunicaciones con el mismo. Si se producen errores durante la conexión, el
controlador lo comunica a la CPU, que, a su vez, lo transmite al usuario. Una vez
60
se ha producido la conexión correctamente, el controlador asigna al periférico los
recursos del sistema que éste precise para su funcionamiento.
El controlador también es responsable del control de flujo de datos entre el
periférico y la CPU.
2.3.3.1.2 Concentradores o hubs. Son distribuidores inteligentes de datos y
alimentación, y hacen posible la conexión a un único puerto USB de 127
dispositivos. De una forma selectiva reparten datos y alimentación hacia sus
puertas descendentes y permiten la comunicación hacia su puerta de retorno o
ascendente. Un hub de 4 puertos, por ejemplo, acepta datos del PC para un
periférico por su puerta de retorno o ascendente y los distribuye a las 4 puertas
descendentes si fuera necesario.
Los concentradores también permiten las comunicaciones desde el periférico
hacia el PC, aceptando datos en las 4 puertas descendentes y enviándolos hacia
el PC por la puerta de retorno.
Además del controlador, el PC también contiene el concentrador raíz. Este es el
primer concentrador de toda la cadena que permite a los datos y a la energía
pasar a uno o dos conectores USB del PC, y de allí a los 127 periféricos que,
como máximo, puede soportar el sistema. Esto es posible añadiendo
concentradores adicionales. Por ejemplo, si el PC tiene una única puerta USB y a
ella le conectamos un hub o concentrador de 4 puertas, el PC se queda sin más
puertas disponibles. Sin embargo, el hub de 4 puertas permite realizar 4
conexiones descendentes. Conectando otro hub de 4 puertas a una de las 4
puertas del primero, habremos creado un total de 7 puertas a partir de una puerta
del PC. De esta forma, es decir, añadiendo concentradores, el PC puede soportar
hasta 127 periféricos USB.
La mayoría de los concentradores se encontrarán incorporados en los periféricos.
Por ejemplo, un monitor USB puede contener un concentrador de 7 puertas
61
incluído dentro de su chasis. El monitor utilizará una de ellas para sus datos y
control y le quedarán 6 para conectar allí otros periféricos.
Figura 11. Esquema de un concentrador.
http://www.carsoft.com.ar/image9EL.jpg
2.3.3.1.3 Periféricos. USB soporta periféricos de baja y media velocidad .
Empleando dos velocidades para la transmisión de datos de 1,5 y 12 Mbps se
consigue una utilización más eficiente de sus recursos. Los periféricos de baja
velocidad tales como teclados, ratones, joysticks, y otros periféricos para juegos,
no requieren 12 Mbps. Empleando para ellos 1,5 Mbps, se puede dedicar más
recursos del sistema a periféricos tales como monitores, impresoras, módems,
scanner, equipos de audio, etc., que precisan de velocidades más altas para
transmitir mayor volumen de datos o datos cuya dependencia temporal es más
estricta.
En las figuras 12 y 13 se puede ver cómo los hubs proporcionan conectividad a
toda una serie de dispositivos periféricos.
62
Figura 12. Posible esquema de conexiones del bus USB.
http://www.galeon.com/odiseus/info/Image10.gif
Figura 13. Dispositivos USB conectados a un PC.
http://www.monografias.com/trabajos11/usbmem/Image1362.gif
2.3.3.2 Cables y conectores. USB transfiere señales y energía a los periféricos
utilizando un cable de 4 hilos, apantallado para transmisiones a 12 Mbps y no
apantallado para transmisiones a 1,5 Mbps . En la figura 14 se muestra un
esquema del cable, con dos conductores para alimentación y los otros dos para
señal, debiendo estos últimos ser trenzados o no según la velocidad de
transmisión.
63
Figura 14. Esquema del cable para USB.
http://img.photobucket.com/albums/v327/carpevitae/cable_USB2.png
El calibre de los conductores destinados a alimentación de los periféricos varía
desde 20 a 26 AWG, mientras que el de los conductores de señal es de 28 AWG.
La longitud máxima de los cables es de 5 metros.
Por lo que respecta a los conectores hay que decir que son del tipo ficha (o
conector) y receptáculo, y son de dos tipos: serie A y serie B. Los primeros
presentan las cuatro patillas correspondientes a los cuatro conductores alineadas
en un plano. El color recomendado es blanco sucio y los receptáculos se
presentan en cuatro variantes: vertical, en ángulo recto, panel y apilado en ángulo
recto así como para montaje pasamuros. Se emplean en aquellos dispositivos en
los que el cable externo, está permanentemente unido a los mismos, tales como
teclados, ratones, y hubs o concentradores.
Los conectores de la serie B presentan los contactos distribuidos en dos planos
paralelos, dos en cada plano, y se emplean en los dispositivos que deban tener un
receptáculo al que poder conectar un cable USB. Por ejemplo impresoras,
scanner, tarjetas de video, y módems.
2.3.4 Servomotores de radiocontrol.3 Para la realización de microrobots
experimentales es frecuente utilizar servomotores, que son pequeños dispositivos
utilizados tradicionalmente en radiocontrol (figura 15). Popularmente reciben el
nombre de "servos" y suelen usarse para el control de modelismo a distancia, 3 PALACIOS MUNICIO, Enrique; REMIRO DOMINGUEZ, Fernando y LOPEZ, Lucas J. Microcontrolador Pic 16F84 desarrollo de proyectos: Servomotores de radiocontrol. Colombia: Alfa Omega, 1992. p. 505.
64
actuando sobre el acelerador de un motor de combustión, en el timón de un barco
o de un avión, en el control de dirección de un coche, etc. Su pequeño tamaño,
bajo consumo, además de una buena robustez y notable precisión, los hacen
ideales para la construcción de los microrobots. Figura 15. Servomotor de radiocontrol
http://robots-argentina.com.ar/img/MotorServo_basico01.jpg
2.3.4.1 Servomotores para microrobótica.4 Un servomotor está constituido
por un pequeño motor de corriente continua, unas ruedas dentadas que trabajan
como reductoras, lo que le da una potencia considerable, y una pequeña tarjeta de
circuito impreso con la electrónica necesaria para su control. La figura 16 muestra
el despiece de un servo.
4 Ibid., p. 505 - 507.
65
Figura 16. Despiece de un servomotor de radiocontrol
http://robots-argentina.com.ar/img/MotorServo_despiece.jpg
La figura 17 explica como están ensambladas estas piezas dentro del servomotor
Figura 17. Ensamblaje de un servomotor
PALACIOS MUNICIO, Enrique; REMIRO DOMINGUEZ, Fernando y LOPEZ, Lucas J.
Microcontrolador Pic 16F84 desarrollo de proyectos: Servomotores de radiocontrol. Colombia: Alfa
Omega, 1992. p. 506.
66
Debido a la reductora mecánica formada por las ruedas dentadas, un servo
estándar como el Futaba S3003 tiene un torque de 3Kg por cm y una velocidad
constante y proporcional a la carga. Otro servo compatible con el anterior y muy
utilizado es el Hitec HS-300.
2.3.4.2 Funcionamiento del servomotor.5 La tensión de alimentación de los
servos suele estar comprendida entre los 4 y 8 voltios. El control de un servo se
limita a indicar en qué posición se debe situar, mediante una señal cuadrada TTL
modulada en anchura de impulsos PWM (Pulse Width Modulation,). La duración
del nivel alto de la señal indica la posición donde se quiere poner el eje del motor.
El potenciómetro que el servomotor tiene unido solidariamente al eje del motor
(ver figura 17) indica al circuito electrónico de control interno mediante una
retroalimentación, si éste ha llegado a la posición deseada. Figura 18. Tren de impulsos para control de un servo de radiocontrol futaba s3003
http://robots-argentina.com.ar/img/MotorServo_posiciones.gif
5 Ibid., p. 507, 508.
67
La duración de los impulsos indica el ángulo de giro del motor, como muestra la
figura 18. Cada servomotor tiene sus márgenes de operación, que se
corresponden con el ancho del pulso máximo y mínimo que el servo entiende y
que, en principio, mecánicamente no puede sobrepasar. Estos valores varían
dependiendo del modelo de servomotor utilizado. Para el servomotor Futaba
S3003 los valores de la señal a nivel alto están entre 0,3 y 2,1 ms, que dejarían al
motor en ambos extremos de giro. El valor 1,2 ms indicaría la posición central,
mientras que otros valores de anchura del pulso lo dejan en posiciones
intermedias que son proporcionales a la anchura de los impulsos. Si sobrepasan
los limites de movimiento del servo, este comenzara vibrar o a emitir un zumbido,
denunciando un cambio en la anchura del pulso.
El periodo entre pulso y pulso no es crítico. Se suelen emplear valores entre 10 ms
y 30 ms, aunque lo habitual es utilizar 20 ms, que implica una frecuencia de 50 Hz.
Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mínimo puede interferir con la
temporización interna del servo causando un zumbido y la vibración del brazo de
salida. Si es mayor que el máximo, entonces el servo pasará a estado dormido
entre pulsos provocando que se mueva a pequeños intervalos.
Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posición
es necesario enviarle continuamente un pulso de una anchura constante. De este
modo si existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posición intentará
resistirse. Si se deja de enviar pulsos, o el intervalo entre pulsos es mayor del
máximo permitido entonces el servomotor perderá fuerza y dejará de intentar
mantener su posición, de modo que cualquier fuerza externa podría desplazarlo.
68
2.3.4.3 Terminales. 6 Un servomotor es básicamente un motor eléctrico que sólo
se puede mover en un ángulo de aproximadamente 180 grados (no dan vueltas
completas como los motores de corriente continua). Los servomotores disponen
de tres terminales:
• Positivo de alimentación unido al cable de color rojo.
• Masa o negativo, que casi siempre es un cable de color negro.
• Señal por donde se aplica la entrada de impulsos y cuyo cable suele ser de
color blanco, amarillo o naranja.
La tabla 2 muestra una relación de fabricantes de servomotores, con la
descripción de cada uno de los terminales destacándose en negrilla los fabricantes
Futaba y Hitec que son los más importantes.
Tabla 2: Identificación de los terminales de los servos, según diversos fabricantes
PALACIOS MUNICIO, Enrique; REMIRO DOMINGUEZ, Fernando y LOPEZ, Lucas J.
Microcontrolador Pic 16F84 desarrollo de proyectos: Servomotores de radiocontrol. Colombia: Alfa
Omega, 1992. p. 508.
En la figura 19 pueden identificarse los conectores de algunos de estos
fabricantes.
6 Ibid., p. 508, 509.
69
Figura 19. Conectores y cables usados por algunos fabricantes de servomotores
http://robots-argentina.com.ar/img/MotorServo_ConFutaba.gif
2.3.5 Receptores y transmisores. Transmisor
CONTROL - MODULADOR - RF (Transmisor)
Receptor
RF (Receptor) - DEMODULADOR – SERVO
2.3.5.1 Receptor. Un receptor es genéricamente hablando; el elemento que
recibe la información que proviene desde el transmisor a través de un medio dado.
En este caso el medio es el aire y la comunicación se establece a través de las
ondas de radiofrecuencia.
70
La señal entra al receptor por la antena, con la información para los servos, pero
así como viene no puede ser usada porque la frecuencia es muy elevada para ser
usada directamente al demodulador de r/c. Entonces el receptor se encarga de
obtener la misma forma de onda que se tenía en un principio en el modulador de
r/c en el equipo transmisor. Para ello internamente cuenta con estas etapas:
Figura 20. Esquema genérico de un receptor de conversión simple.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/rx_simple_conv.jpg Figura 21. Esquema de un receptor de doble conversión.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/rx_dual_conv.jpg
2.3.5.1.1 Requisitos de un receptor de radiocontrol. 1. Debe tener sensibilidad para detectar la señal aun cuando el receptor se
encuentra alejado del transmisor, pero no mucha para evitar que sea
afectado por los ruidos electromagnéticos.
71
2. Debe tener selectividad para poder discernir entre la señal correcta y el
ruido, esta característica es muy fácil de lograr ya que siempre se usan
cristales de cuarzo en el circuito acompañado de filtros, brindando además
de selectividad, un muy buen rechazo al ruido.
3. Debe ser estable en frecuencia. Esto también se logra gracias al uso de
cristales de cuarzo, ya que estos son extremadamente estables. Donde se
debe tener cuidado es en los componentes externos como capacitores y
resistencias, así como también en la tensión de la batería.
4. Debe tratar de no inyectar ruido por si mismo a la señal, es decir, debe
tratar a la señal de R/C de tal manera que la señal sea limpia en todo
momento asegurando que el control no vaya a perder en ningún momento
su función.
Esta es la primera etapa, donde se capta la señal de R/C y se procesa a nivel de
alta frecuencia. Esta etapa puede ser utilizada para recibir señales en AM o FM,
es decir que para poder ser compatible con el transmisor debe recibir en el mismo
modo que éste.
Además de esta compatibilidad obviamente debe existir la relación de la
frecuencia, es decir que se utiliza un receptor que pueda escuchar al transmisor,
para que esto ocurra se debe decir en que frecuencia debe escuchar, o bien
definir cual es el canal de transmisión.
Para cumplir con los objetivos nombrados anteriormente, los de selectividad y
sensibilidad generalmente se opta por un circuito superheterodino de conversión
simple o de doble conversión. Ésto va más allá de que si se tratara de un receptor
de AM o FM.
72
2.3.5.1.2 Conversión Simple y Doble. Como se observa en las figuras 20 y 21,
los diagramas por módulos de los circuitos usados como receptores son dos
modelos muy diferentes, los receptores de conversión simple o de doble
conversión.
Al parecer los receptores mas utilizados son los que mezclan la señal que
proviene de la antena con una que es generada localmente, ambas se mezclan y
se obtiene de allí la resta de ambas. Este proceso se llama heterodinación o
superheterodinación, es un método muy eficiente para lograr bajar la señal de
frecuencia sin perder la información que esta lleva, pudiendo filtrarla de ruidos,
acondicionándola para la etapa siguiente en el equipo receptor.
Un receptor de conversión simple, sencillamente lo que hace es mezclar la señal
de entrada con un único oscilador local que generalmente esta 455KHz por
encima de la frecuencia del transmisor. La resta de ambas frecuencias da como
resultado un parámetro llamado Frecuencia Intermedia o FI. Esta FI sigue
teniendo la misma información (idealmente) que tenia la señal cuando salio del
transmisor. Una vez que se produjo esta conversión, solo se emplean circuitos
sintonizados a esa frecuencia haciendo mas fácil la amplificación y filtrado de la
misma.
Los receptores de conversión simple tienen un gran problema, se llama frecuencia
imagen. Esta frecuencia imagen no es mas que el resultado de haber filtrado los
455KHz, es decir a la salida del filtro de FI se va a tener la información que
proviene de la frecuencia verdadera y de una frecuencia con una diferencia de
455KHz a la verdadera, las dos entrando por el mismo lado y produciendo
interferencias si es que alguien transmite en dicha frecuencia imagen. La solución
para esto es usar otra conversión de frecuencia para definitivamente darle una
buena atenuación a la frecuencia imagen. Como se ve en las figuras 20 y 21, la
primera FI es de 10.7MHz y la segunda de 455KHz.
73
Los equipos receptores más costosos y de mejor calidad usan una tercera
conversión, para asegurarse una máxima calidad de recepción de la frecuencia
verdadera, es decir selectividad, y sensibilidad.
2.3.5.1.3 Voltaje de trabajo de los receptores. La mayoría de receptores de
diferentes marcas funcionan perfectamente con baterías de 4 células (4.8V) ó 5
células (6V). Sin embargo, un paquete de 5 células puede dar hasta 8 voltios
momentáneamente en el momento de desconectarlo del cargador, así que es
importante verificar con el fabricante del receptor que lo puede aceptar. Aunque
las baterías de 5 elementos tienen sentido en un discutible punto, no ofrecen
ventajas al receptor, y los servos no necesariamente trabajan mejor.
A continuación se observa un tipo de conexión de los diferentes elementos del
aeromodelo con el receptor. Figura 22. Conexiones del receptor, servos, switches, y batería.
http://www.futaba-rc.com/manuals/5nlk-6nlk-manual.pdf
74
2.3.5.2 Transmisor. Un equipo transmisor es aquel que esta formado por varios
circuitos o etapas, como puede ser en aeromodelismo el equipo del piloto, donde
se transmiten los movimientos de las palancas de control hacia el equipo receptor
que se encuentra en el avión, helicóptero, etc. Uno de estos circuitos que
conforma este sistema o equipo transmisor es el generador o modulador de señal
base de radiocontrol y el otro es el transmisor propiamente dicho. Es decir, el
transmisor es parte del equipo transmisor y es la última etapa del proceso de la
señal en el equipo transmisor.
Figura 23. Módulos que componen un equipo transmisor de R/C
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/esquema_equipo_TX.png
2.3.5.2.1 ¿Qué es un Transmisor? Un transmisor no es otra cosa que un circuito
encargado de enviar de alguna manera la información que es aplicada en su
entrada a través de un medio hacia un receptor remoto. No hace ninguna
interpretación de la señal que tiene en la entrada, solo se encarga de enviarla de
manera eficiente a través del medio para el cual fue diseñado.
En un equipo de radiocontrol el transmisor recibe información de una etapa
anterior llamada codificador o generador de señal base de r/c. Esta señal
75
electrónicamente modula la salida de radiofrecuencia que es propia del transmisor.
El transmisor consta generalmente de un oscilador, unas etapas amplificadoras de
señal y por ultimo un filtro.
Figura 24. Esquema simplificado donde no se aclara si es AM o FM
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/esquema_TX.png
El transmisor de un radiocontrol lo que hace siempre es elevar de frecuencia la
señal con el propósito de aprovechar las características de las ondas de radio de
alta frecuencia (HF) y de muy alta frecuencia (VHF), las cuales se propagan con
una muy buena eficiencia y con antenas pequeñas a través del medio ambiente
conocido. Por esto mismo no varía en nada de un transmisor de radio común
como el de un handy de VHF o el de un teléfono inalámbrico.
2.3.5.2.2 Oscilador. Básicamente un oscilador es un circuito que genera altas
frecuencias que luego serán utilizadas en las etapas posteriores. No son solo
utilizados en los transmisores, sino también en los receptores, y los mas usados
en los circuitos son aquellos que usan un cristal de cuarzo como elemento
76
principal. De ahí que se verá que los equipos comerciales usan un par de cristales,
uno para el transmisor y el otro para el receptor.
Figura 25. Cristales para transmisor y receptor.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/cristales.gif
Estos cristales tienen como característica principal brindar una excelente
estabilidad en frecuencia, es decir que si el cristal dice 27.175 MHz seguramente
será esta la frecuencia de oscilación con un error de alrededor de mucho menos
del 1% o 2%.
Esta estabilidad permite tener un equipo receptor que solo "escuchará" a su
determinado transmisor y no uno que esta 20KHz mas arriba o mas abajo en la
frecuencia, por ejemplo.
Algo muy común entre los radioaficionados es utilizar circuitos que permitan
cambiarse de frecuencia con un dial para poder aumentar las posibilidades de
hablar con varias estaciones lejanas con un solo transmisor. En este caso es
totalmente lo contrario, simplemente se quiere “escuchar” al transmisor
seleccionado, ya que cualquier otra señal de R/C es considerada peligrosa por su
posible interacción con el receptor.
77
Los aeromodelistas no desean que utilicen su frecuencia de transmisión, por eso
varios equipos de R/C tienen la posibilidad de cambiar sus cristales y de esta
manera no se interfiere con otros canales que se estén utilizando.
Los osciladores usados para poder transmitir en el rango de 72MHz son siempre
de sobretono, un oscilador de sobretono es un circuito que aprovecha la
capacidad del cristal de oscilar en una frecuencia armónica a la fundamental
según sus características de tallado.
Figura 26. Cristal de transmision en 72.010MHz, frecuencia fundamental en 14.402MHz
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/cristalGWS_TX.gif
Los cristales por su diseño generalmente oscilan en su frecuencia fundamental
hasta 25MHz, luego de esta frecuencia son usados cristales de menor frecuencia
en circuitos osciladores de sobretono para sus armónicos impares, típicamente el
3º, 5º y 7º armónico. En pocas palabras si se tiene que hacer que un oscilador a
cristal nos entregue una frecuencia de 72.100 MHz hay que tener en cuenta que
no se va a encontrar un cristal que oscile naturalmente en esta frecuencia, hay
78
que acompañarlo de un circuito para que lo haga oscilar en una frecuencia
armónica o sobretono.
En los circuitos de radiocontrol, es muy común encontrar osciladores con cristal,
pero ya modulados en frecuencia mediante un diodo varactor o varicap, que al
estar en paralelo con el cristal, las pequeñas variaciones de frecuencia inducidas
por la variación de la reactancia capacitiva del varicap hacen que se genere una
señal modulada en frecuencia o FM. Para el caso de AM lo que se usa es un
oscilador permanente y la señal en vez de ir a parar a un diodo varicap es aplicada
a la base de un transistor que hace de switch, este transistor hace las veces de
llave telegráfica haciendo interrupciones en la emisión de la señal generada hacia
las siguientes etapas amplificadoras. La forma de onda es una secuencia de
estados altos y bajos exactamente iguales a los de una señal radiotelegráfica, por
esto mismo es AM, pero un AM modulando de 0 a 100% en tiempos muy cortos.
2.3.5.2.3 Amplificador. Un amplificador es un elemento encargado de aumentar
la amplitud de la onda idealmente sin modificarla en absoluto, en su entrada se
tiene una señal con ciertas características eléctricas y a la salida se debería tener
una señal con las mismas características excepto en su amplitud.
Los amplificadores usados en circuitos de radiocontrol, se encargan de llevar la
señal hasta que pueda ser captada alrededor de 1,5Km sin distorsión. Para ello a
veces se usan 2 o 3 etapas amplificadoras de RF una vez que la señal fue
generada en el oscilador.
Los circuitos amplificadores solo se encargan de elevar la potencia de salida del
transmisor y solo hasta un nivel apropiado por varias razones.
1. Un amplificador es la etapa que más corriente consume, mientras más
potencia se quiera a la salida menos tiempo de batería se tendrá, así que
hay que encontrar un punto de equilibrio.
2. El amplificador debe ser lo más lineal posible para evitar la generación de
armónicos y provocar interferencias hacia los demás receptores
79
circundantes. Lineal se refiere a que no debe introducir en absoluto una
deformación en la señal amplificada.
3. Tiene que tener potencia suficiente como para poder tener recepción a 1,5
Km, normalmente alrededor de los 750mW.
2.3.5.2.4 Filtros. El filtro es la última etapa en el transmisor de radiocontrol donde
el objetivo es limpiar la señal de radio de cualquier impureza y de esta manera
reducir las posibles interferencias hacia los demás equipos de R/C. Un filtro típico
de radiofrecuencia consiste en una red de bobinas y capacitores.
Figura 27. Filtros Pasa Altos y sus formulas.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/high-pass_filter.jpg
80
Figura 28. Filtro Pasa Bajos y sus formulas.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/low-pass_filter.jpg
Figura 29. Filtros Pasa Bandas y sus formulas.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/band-pass_filter.jpg
81
Figura 30. Filtro típico usado en los transmisores comerciales de r/c.
http://www.e-radiocontrol.com.ar/images/filtro_genericoTX.png
Los filtros como este (figura 30), son los más usados por los transmisores, Futaba,
Airtronics, etc. Las bobinas son variables ya que siempre es necesario hacer
algunos ajustes y dejarlo lo más exacto posible. Los valores de los componentes
varían entre las diferentes marcas.
A continuación se observará un transmisor de 6 canales y las asignaciones
predefinidas por un fabricante, para poder volar un helicóptero de R/C.
82
Figura 31. Controles de un transmisor de 6 canales.
http://www.futaba-rc.com/manuals/6xas-hs-manual.pdf
83
3. METODOLOGÍA 3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN Empírico-analítico. Ya que a través de la experimentación se obtienen resultados,
estos son analizados, y por medio de ellos se generan soluciones para realizar
mejoras.
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE USB / SUB-LÍNEA DE FACULTAD / CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA Línea de investigación: Tecnologías actuales y sociedad.
Sub - Línea de Facultad: Sistemas de información y comunicación.
Campo Técnico del Programa: Microelectrónica.
Análisis y procesamiento de señales
Comunicaciones
3.3 HIPÓTESIS Instalando en un aeromodelo una cámara digital en la que se controlará la
obturación, el tilt, y el paneo, y en donde se conecta a un transmisor de video
fabricado especialmente para esto y un receptor en tierra que va conectado a un
monitor mediante el cual se podrá visualizar la imagen que la cámara transmita y
por medio de una tarjeta de adquisición de datos conectada a un computador, se
podrán manejar diferentes aspectos como son la toma de fotografías y captura de
video por medio de un software diseñado para este propósito.
84
3.4 VARIABLES 3.4.1 Variables independientes. El espectro radioeléctrico
El aeromodelo
3.4.2 Variables dependientes. Tipo de cámara a utilizar
Trasmisor y receptor de RF
Antenas
Software
Factores climáticos
Combustible
85
4. DESARROLLO INGENIERIL
Para trabajar llegar a los objetivos propuestos en el proyecto, fue necesario
trabajar en varias etapas que se describen a continuación.
4.1 Selección de componentes
• Consideraciones: Para evitar costos por trámites de licencias se trabaja con bandas de
frecuencia consideradas en el cuadro nacional de atribución de
frecuencias como bandas libres, por tanto, a nivel general la banda
de 2.4 GHz es considerada como banda de libre uso, en este caso para
el vídeo. Al igual que el punto anterior, para efectos de control de las
diferentes variables de la cámara se trabaja con frecuencias de
uso libre para radio control, que se encuentra sobre la banda de 72
MHz tal y como se muestra en el cuadro nacional de atribución de
frecuencias. Para corroborar lo anterior, véase el marco legal.
4.1.1 Transmisión de video La base de este proyecto es la transmisión inalámbrica de video y para esto se
debe trabajar con componentes especializados en aeromodelismo, ya que la
implementación de circuitos de radio frecuencia resulta ser impráctica, pues la
tarjeta añadiría peso al aeromodelo y por esta razón no sería viable la
implementación.
86
4.1.1.1 Componentes preseleccionados para la transmisión de video
a. Transmisores y receptores
• En este caso los fabricantes ofrecen el conjunto transmisor y receptor, ya que
ellos entregan la mejor alternativa para que la calidad del enlace sea posible
• Marca: Microtek Electroniks
Modelo: Minilink Hp
Serie: JRR24TA-90IR
Figura 32. Transmisor de Video Serie Minilink Hp
87
Especificaciones:
Tabla 3. Especificaciones del transmisor Serie Minilink Hp
Radio frecuencia
Potencia de salida 50 mW
Frecuencia de transmisión 2458, 2474 MHz
Video
Formato NTSC/PAL
Preénfasis CCIR 405-1
Nivel de entrada 1 Vp-p @ 75 Ω
Mecánicas
Dimensiones 1.5" x 2.25" x 0.43"
Conexiones Alimentación, video y tierra
Peso 56.7 gramos
Ambientales
Humedad 95% no condensada
Temperatura de operación -23 ºC a 92ºC
Alimentación
Voltaje de alimentación requerido 4-12 VDC @ 180 mA
88
Tabla 4. Especificaciones del receptor Minilink HP
Radio frecuencia
Frecuencia de Operación 2458, 2474
Impedancia de entrada 50 Ω
Sensibilidad -82 dBm por
S/N = 46 dB
Ancho de banda IF 15 MHz
Rechazo de Imagen 40 dB Típico
Figura de ruido Menor que 2 dB
Video
Formato NTSC/PAL
Deénfasis CCIR 405-1
Respuesta en Frecuencia (3dB) 50 Hz hasta 3.8 MHz
Impedancia de Salida 75 Ω
Nivel de salida 1 Vp-p +/- 5%
Mecánicas
Dimensiones 4.5" x 4.69" x 2"
Conexiones Alimentación y salidas de
video
Peso 340.2 gramos
Ambientales
Humedad 95% no condensada
Temperatura de operación (-) 23 ºC a 92ºC
Alimentación
Voltaje de alimentación
requerido 9-12 VDC @ 180 mA
89
Figura 33. Receptor Minilink HP
Figura 34. Transmisor Minilink 2.4 GHz series
http://www.microtekelectronics.com/_images/ML2.4 GHz.jpg
90
Figura 35. Receptor Minilink 2.4 GHz
http://www.microtekelectronics.com/_images/ML2.4 GHz.jpg
• Marca: Microtek Electronics Modelo: Minilink 2.4 GHz series
Serie: JRRPAMTV2400
91
Especificaciones del transmisor:
Tabla 5. Especificaciones transmisor Minilink 2.4 GHz series
Radio frecuencia
Potencia de salida 100 mW
Frecuencia de transmisión 2418, 2430, 2442, 2454,2456 MHz
Video
Formato NTSC/PAL
Preénfasis CCIR 405-1
Nivel de entrada 1 Vp-p @ 75 Ω
Mecánicas
Dimensiones 3.625" x 3.0" x 0.88"
Conexiones Alimentación, video RCA y tierra
Peso 218.3 gramos
Ambientales
Humedad 95% no condensada
Temperatura de operación - 23 ºC a 92ºC
Alimentación
Voltaje de alimentación requerido 10-14 VDC @ 180 mA
• Receptor
Marca: Microtek Electronics
Modelo: Minilink 2.4 GHz series
Serie: JRRPAMTV2400
92
Especificaciones:
Tabla 6. Especificaciones del receptor Minilink 2.4 GHz
Radio frecuencia
Rango de frecuencia de entrada 2418 – 2466 MHz
Impedancia de entrada 50 Ω
Sensibilidad -82 dBm por S/N = 46dB
Ancho de banda IF 12 MHz
Rechazo de Imagen 40 dB Típico
Figura de ruido Menor que 2 dB
Video
Formato NTSC/PAL
Deénfasis CCIR 405-1
Respuesta en Frecuencia (3dB) 50 Hz hata 3.8 MHz
Impedancia de Salida 75 ohmios
Nivel de salida 1 Vp-p ± 5%
Mecánicas
Dimensiones 4.5" x 4.69" x 2"
Conexiones
Alimentación y salidas de
video
Peso 340.2 gramos
Ambientales
Humedad 95% no condensada
Temperatura de operación - 23 ºC a 92ºC
Alimentación
Voltaje de alimentación
requerido 9-12 VDC @ 180 mA
93
Una vez analizadas cada una de las características, el transmisor elegido fue el
Serie Minilink Hp, por las siguientes razones:
• Suministra la potencia suficiente para realizar la transmisión
deseada.
• El tamaño es más pequeño que el serie Minilik 2.4 GHz, ocupando
así menos espacio en la plataforma, para adaptar el sistema al
aeromodelo.
• El peso es menor, es decir, casi cinco veces menos que el Minilink
2.4 GHz, como beneficio de trabajar con componentes livianos.
• Minilink 2.4 GHz tiene 4 canales para transmisión, por tanto, solo se
necesita un canal para la transmisión de video quedando los otros
tres sin uso y desperdiciando la capacidad de éste.
• El voltaje de alimentación para el transmisor Minilink Hp es menor
que el requerido por el Milink 2.4 GHz, por tanto, se podría pensar en
una alimentación general para el sistema.
• El Minilink HP se le puede adaptar un conector RCA para hacerlo
compatible con la salida de video de la cámara.
b. Cámara Para este elemento el peso juega un papel importante ya que se necesita una
cámara digital que tenga salida de video, que sea compatible con el formato NTSC
y que tenga un precio módico, esto se debe a que se va experimentar con ella y
no se pueden correr riesgos con cámaras de alto costo.
La resolución en la cámara determina la calidad de la imagen que se captaría en
el sistema y como es para experimentación, lo único que interesa es que cumpla
con los parámetros mínimos de NTSC. Después de esto se considera que una
cámara genérica de 3.1 Megapíxeles se puede trabajar con buen desempeño.
94
La cámara con la cual contará el sistema tiene las siguientes características:
• Marca: Genérica
• Formato de video: NTSC
• Atributos: Zoom
• Salida de video
• Dimensiones: 94 mm (L) x 40 mm (W) x 56 mm (H)
• Peso: 100 gr. Sin baterias.
• Precio: $179.000 pesos colombianos
• Lo más atractivo de la cámara es el peso, que no sobrepasa los 250
gramos (con baterias), lo cual facilita que el aeromodelo la pueda
transportar, brindando compatibilidad con el formato de video usado en
Colombia.
4.1.1.2 Acople del sistema de transmisión de video El acople del sistema de transmisión de video se compone de dos secciones que
se muestran en la figura 5:
1) Plataforma del aeromodelo.
En esta se encuentran ubicados la etapa de transmisión de video que está
compuesta por los siguientes elementos:
a. La cámara digital
b. El transmisor de video con entrada RCA
c. La antena transmisora
2) Estación en tierra.
Donde se ubica la etapa de recepción de video y se compone de lo siguiente:
a. La antena de recepción.
b. El receptor
c. Los monitores de visualización de imágenes
95
Figura 36: Diagrama de transmisión de video.
Monitor
Receptor
Tierra
Salida de Video de la
Cámara
Cámara de 3,1 Megapixeles
Transmisor
Aeromodelo
96
4.1.1.3 Cálculos de enlace para la transmisión de video Para estos fines se utiliza el programa Wireless Network Link Análisis de la Green
Bay Packet Radio Inc., el cual trabaja con el modelo de propagación de Okumura,
este modelo de propagación es el que más se asemeja al sistema debido a que su
frecuencia de trabajo es amplia y también es el más usado para trabajar en
modelos urbanos, donde se encuentren situados edificios y demás posibles
obstáculos para el enlace.
Figura 37: Simulación para calcular los datos
1.2 metros
100 metros
15cm
0m(agl)
97
Una vez ingresados los datos en el programa, se obtienen los siguientes
resultados:
Highest Transmitted Frequency : 2.474000 GHz (2474.000000 MHz)
Wavelength : 0.1212 meters (12.1177 centimeters)
Transmitter RF Power Output : 16.990 dBm (50.003 milliWatts)
Transmitter Transmission Line Type : Belden 8240 (RG-58)
Transmitter Line Length : 1.00 meters (3.28 feet)
Transmitter Line Loss Specification : 86.39 dB/100-meters (26.33 dB/100-feet)
Calculated Transmitter Line Loss : 0.86 dB (0.86 dB/meter) (0.26 dB/foot)
Transmitter Line Efficiency : 81.96 % (acceptable line loss)
Total Transmitter Connector Loss : 0.25 dB through 4 connectors
Total Transmitter Line Loss : 1.11 dB
Transmitter Antenna Peak Gain : 5.00 dBi (2.85 dBd)
Transmitter Antenna 3 dB Beamwidth : 92.22 °
Total RF Input Power to the Antenna : 15.88 dBm (38.71 milliWatts)
FCC Part 15.247 Allowed RF Input Power to Antenna : 30.00 dBm (1000.00
milliWatts)
Transmitter Antenna Height : 0.15 meters (0.49 feet) AGL
Transmitter Antenna Site Elevation : 2740.00 meters (8989.50 feet) AMSL
Overall Transmitter Antenna Height : 2740.15 meters (8989.99 feet) AMSL
Transmitter Distance to the Radio Horizon : 1.60 kilometers (0.99 miles)
Transmitter to Receiver Antenna Mechanical Tilt : -34.2309 ° (DOWNWARD)
Receiver Transmission Line Type : Belden 8240 (RG-58)
Receiver Line Length : 3.00 meters (9.84 feet)
Receiver Line Loss Specification : 86.39 dB/100-meters (26.33 dB/100-feet)
Calculated Receiver Line Loss : 2.59 dB (0.86 dB/meter) (0.26 dB/foot)
Receiver Line Efficiency : 55.06 % (acceptable line loss)
98
Total Receiver Connector Loss : 0.12 dB through 2 connectors
Receiver Line Miscellaneous Loss : 0.00 dB
Total Receiver Line Loss : 2.72 dB
Receiver Antenna Peak Gain : 13.00 dBi (10.85 dBd)
Receiver Antenna 3 dB Beamwidth : 36.72 °
Receiver Antenna Height : 1.20 meters (3.93 feet) AGL
Receiver Antenna Site Elevation : 2640.00 meters (8661.42 feet) AMSL
Overall Receiver Antenna Height : 2641.60 meters (8666.67 feet) AMSL
Receiver Distance to the Radio Horizon : 5.22 kilometers (3.24 miles)
Receiver to Transmitter Antenna Mechanical Tilt : +34.2309 ° (UPWARD)
Overall Diversity Receiver Antenna Height : 2641.60 meters (8666.67 feet) AMSL
Transmitter Site Name : Aeromodelo
Receiver Site Name : Tierra
Azimuth From Transmitter Site to Receiver Site : Not Applicable ° East of true
North
Azimuth From Receiver Site to Transmitter Site : Not Applicable ° East of true
North
Total Path Distance : 0.15 kilometers (0.09 miles)
Free Space Path Loss : 83.84 dB
Estimated Urban Area Path Loss : 133.92 dB
Total Worst Case Precipitation Loss : 1.079 dB
Total Water Vapor Loss : 0.000 dB
Total Oxygen Loss : 0.001 dB
Total System Free Space Path Loss : 84.92 dB
Total System Urban Area Path loss : 135.00 dB
Peak Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) : 20.879 dBm (122.433
milliWatts)
Unfaded Free Space Received Carrier Power Level : -53.76 dBm (458.65 µV)
99
Unfaded Urban Area Received Carrier Power Level : -103.84 dBm (1.44 µV)
Receiver Threshold (sensitivity) : -90.00 dBm (7.07 µV)
Thermal Noise Free Space Fade Margin : 36.24 dB (Urban : -13.84 dB)
Diversity Thermal Noise Free Space Fade Margin : 36.24 dB (Urban : -13.84 dB)
Ideal Thermal Noise Fade Margin for This Climate : 47.44 Db
Composite Free Space Fade Margin : 36.24 dB (Urban : -13.84 dB)
Dense, Dry, In-Leaf Temperate Climate Foliage Loss : 0.50 dB/meter (0.15
dB/foot) worst case
Estimated Attenuation Due to Precipitation : 7.241 dB/km (4.499 dB/mi) (1820.0
mm/hour)
Estimated Attenuation Due to Water Vapor : 0.000 dB/km (0.000 dB/mi) 7.5
gm/m3
Estimated Attenuation Due to Oxygen Loss : 0.006 dB/kilometer (0.004 dB/mile)
Absolute Minimum Antenna Height for Either Antenna : 1.26 meters (4.12 feet)
One Way - With Spaced Vertical Antenna Diversity
Vertical Spacing for Diversity Antennas : 45.45 meters (149.11 feet) (calculated)
Free Space Diversity Improvement Factor : 179998.45 (will improve link reliability)
Urban Area Diversity Improvement Factor : 1.77 (will improve link reliability)
Annual Free Space Multipath Reliability Estimate : 100.00000000 % (Urban :
99.99999383 %)
Effective Earth Radius (K Factor) : 4/3
Climate Factor : 1.00
Urban Environment Factor : Urban - Large City
Terrain Roughness (std. dev. of elevations) : 15.00 meters (49.21 feet)
Average Annual Temperature : 10.00 ° C (50.00 ° F)
Maximum Free Space Wave Communications Distance : 6.82 kilometers (4.24
miles)
Receiver Site Grazing Angle : -0.55 °
100
De lo anterior se puede llegar a lo siguiente:
Que se puede tener una gran longitud de enlace, con un alcance de hasta 4
millas, esto llevado a la práctica es bastante viable, ya que el aeromodelo se
pierde de vista a los 100 metros de altura aproximadamente, con esto el programa
simuló el peor escenario, teniendo en cuenta los árboles, edificios, factores
climáticos y demás ítems que inciden a la hora de realizar un enlace vía
microondas.
El tilt mecánico que se debe tener en tierra garantiza que una persona de una
estatura promedio de 1.50 metros pueda dirigir la antena para que siga existiendo
línea de vista.
Otra gran ventaja es que las antenas hacen la radiación omnidireccionalmente
por lo cual se puede garantizar el enlace de video en cualquier dirección, aún
existiendo interferencias como edificios, árboles, etc., es viable.
Para corroborar la información se muestran las siguientes imágenes:
101
Figura 38: Ingreso de datos del transmisor
http://my.athenet.net/~multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi
102
Figura 39. Ingreso de los datos de transmisión
http://my.athenet.net/~multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi
103
Figura 40. Ingreso de los datos de recepción
http://my.athenet.net/~multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi; 20/5/2005 10:02
104
Figura 41. Ingreso de factores geográfico
http://my.athenet.net/~multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi 4.1.2 Control de la cámara Una vez hecha la transmisión de video, se garantiza que puedan hacerse varias
tomas desde una misma ubicación y con diferentes características.
Intentar alterar componentes de la cámara resulta difícil ya que estas vienen con
tarjetas micro-electrónicamente soldadas, por lo que el solo hecho de intentar usar
un cautín en ellas puede resultar lesivo para la cámara.
105
Otra alternativa que se presenta es la del uso de servomotores de radio control, ya
que por factores de peso, del sistema necesita componentes especializados en el
área del aeromodelismo, garantizando un correcto acople entre las etapas de
video y control de la cámara.
Lo más especializado en el campo del aeromodelismo es el conjunto de radio
transmisión marca FUTABA, ofreciendo kits completos de transmisores,
receptores y servomotores de radio control.
4.1.2.1 Componentes seleccionados para el control de la cámara
a. Transmisores y receptores El radio control y su receptor tiene las siguientes características:
Marca: FUTABA
Modelo: FP-R127DF
Frecuencia de recepción: Banda 72 MHz
Frecuencia Intermedia de trabajo: 1a. IF 10.7 MHz, 2a IF. 455 kHz
Voltaje de alimentación: 4.8V o 6V Batería NiCd (aún trabajando con los servos) Máxima corriente de trabajo: 10mA
Dimensiones: 64.3X35.8X21.0mm
Peso: 40.5g /1.43oz
Transmisor
Modelo: FP-T6VA
Número de canales: 6
Frecuencia de Transmisión: 29, 35, 36, 40, 41, 50, 60 o 72 MHz Modulación: FM
Voltaje de Alimentación: 9.6V NiCd battery (NT-8iB)
Máxima corriente de trabajo: 180mA
106
Se puede alimentar el transmisor a través de uno de los canales del receptor ya
que el voltaje que se le debe suministrar al mismo y la corriente máxima está
dentro del rango del transmisor de video para así solo tener una sola fuente de
alimentación.
En las siguientes figuras se muestra el equipo de radio.
Figura 42. Baterías de alimentación
107
Figura 43. Radio control FUTABA.
Figura 44. Receptor FM
La frecuencia de trabajo de los componentes se controla a través de un cristal
piezoeléctrico.
108
b. Servomotores Al igual que el transmisor y el receptor, por acople se utilizan servomotores
Futaba, en dos modalidades:
• Micro servos: Que van pegados a la cámara para controlar el zoom y la
obturación.
• Servomotores: Los cuales manejan el paneo y el tilt mecánico de la cámara.
Características de los servomotores
Velocidad: 0.23 seg/60 grados
Par de salida: 3.2 Kg-cm
Dimensiones: 40.4 x 19.8 x 36 mm
Peso: 37.2 gr
Frec. PWM: 50Hz (20ms)
Rango giro: 180 grados
Debido a que los servomotores de radiocontrol tienen su movimiento restringido
aproximadamente a unos 180º, se tienen que destapar y modificar en su
estructura interna para que esta restricción disminuya y de esta manera poder
obtener un mejor manejo del tilt y del paneo mecánico de la cámara.
A continuación se explicará tanto de manera textual como gráfica el proceso de
desarme y acondicionamiento de los servomotores de radiocontrol utilizados en el
sistema.
Paso 1. Se quita el tornillo que sujeta el soporte de la rueda tractora al eje que es
estriado, por lo que habrá que sacarla después a presión. Figura 45. Desarme y acoplamiento del servo, paso 1.
109
Paso 2. Se extraen los cuatro tornillos de la tapa posterior, y al retirar esta tapa se
puede observar el circuito electrónico el cual esta colocado a presión, para poder
sacar este circuito hay que quitar el tornillo que sujeta el eje potenciómetro por la
parte de los engranajes que están en la cara opuesta a la que se ha abierto.
En la figura 47 se pueden apreciar los engranajes de la etapa reductora cuya
misión es reducir la velocidad del motor y dar mayor potencia y par de arranque al
sistema.
Figura 46. Desarme y acoplamiento del servo, paso 2.
Figura 47. Engranajes de la etapa reductora.
110
Paso 3. Desmontar las ruedan dentadas, prestando atención al pequeño eje que
hay entre las ruedas intermedias, en algunos modelos de servomotores es móvil,
en este caso está fijado a la carcasa. Con unos alicates de punta plana, se puede
quitar la tuerca que sujeta el potenciómetro.
Figura 48. Desarme y acoplamiento del servo, paso 3.
Paso 4. Ahora se elimina el limitador mecánico tal y como muestra la figura 47,
este limitador consiste en una pestaña de la rueda dentada, luego se utiliza una
lima para eliminar los restos de la pestaña. Hay que tener mucho cuidado de no
romper la rueda dentada ya que quedaría inservible el servomotor.
Figura 49. Desarme y acoplamiento del servo, paso 4.
111
Paso 5. Se vuelven a montar las ruedas dentadas de la caja reductora fijándose
en la figura 48 para no confundirse y teniendo cuidado de no forzar ninguno de los
engranajes, de manera que puedan deteriorarse. La tapa superior deberá de
entrar sin forzarla, en este caso se debe tener cuidado con el eje de las ruedas
superior e inferior que están en la propia carcasa.
Figura 50. Desarme y acoplamiento del servo, paso 5.
Paso 6. Atornillar nuevamente la tapa inferior pero es aconsejable hacer antes un
nudo en los cables y dejar el nudo en el interior para que proteja las soldaduras en
el caso de tirar del cable.
Figura 51. Desarme y acoplamiento del servo, paso 6.
112
4.1.2.2 Acoplamiento del sistema de control de la cámara De la misma manera que el sistema de transmisión de video, éste se divide en dos
componentes:
1) La etapa en tierra.
Únicamente se compone del radio transmisor que ejecuta los mandos para los
diferentes movimientos o acciones de la cámara, a saber:
i) Paneo
ii) Obturación
iii) Tilt
iv) Zoom
Estos mando se realizan a través de un de los canales del radio control
2) El aeromodelo.
Se compone del receptor de FM y en cada canal están ubicados lo servomotores
para ejecutar los mandos del radio control.
La ubicación de cada uno de los servomotores es de libre escogencia y no incide
en ninguna de las acciones, siempre y cuando se mantenga el canal para
ejecutarlas.
Los canales que se muestran en la figura no son definitivos, simplemente se usan
para dar ilustración del sistema de control como tal.
113
Figura 52. Simulación de ejecución de mandos
1.2 metros
100 metros
15cm
0m(agl)
114
Figura 53. Diagrama de Bloques del control de la cámara
Canal 1
Canal 2
Canal 3
Canal 4
TXZoom
Paneo
Tilt
Obturación
TIERRA
Canal 1
Canal 2
Canal 3
Canal 4
RXZoom
Paneo
Tilt
Obturación
Cámara
AEROMODELO
115
4.1.2.3 Cálculos de Enlace Para este caso se utilizaron las ecuaciones del modelo de propagación de
Okumura para asegurar la calidad del enlace y una vez mas se tiene que mostrar
el peor escenario, esto se hace teniendo en cuenta que es un sistema FM. Las ecuaciones son los siguientes:
dBmPdBdBdBdBmP
FSLLGPPdBFSL
FSLkmdMHzfFSL
dBLdBG
MHzf
Antena
kHzBW
dBmmWmWP
mWP
RX
RX
WGantenaTXRX
WG
antena
TX
TX
6.3906.49010
6.491.0log2072log204.32
][log20][log204.320
072
8
10
101
10log10
10
−=−−+=
−−+==
++=++=
==
=
→
=
==
=
λ
El valor de la potencia está dentro de un rango alto por lo cual se garantiza
la viabilidad del enlace, es decir, se van a ejecutar los mandos de control a la
cámara.
La ganancia de la antena tipo bigote de gato es de 0 dB, y el ancho de
banda de banda los datos es de 10 kHz asemejándose al de un sistema de
telefonía móvil celular.
Este sistema cuenta también con antenas de radiación omnidireccional lo
que asegura la línea de vista en cualquier dirección, pudiendo hacer las diferentes
116
tomas, ayudando al acople del sistema en general y obtener un correcto
funcionamiento.
4.2 Adaptación de la cámara al aeromodelo Para esta etapa del proyecto, se trabaja pensando en tiene que ser una estructura
universal y que el aeromodelo solo sirva de medio de transporte para los
componentes, esta estructura trae consigo el control del paneo y el tilt mecánico
para la cámara, es decir, controla los movimientos en dos dimensiones, por tanto
el diseño propuesto para la adaptabilidad de la cámara es el que se muestra en la
figura 54.
Figura 54. Vista parte frontal de la plataforma
117
En la parte superior se sitúa un servomotor de radio control para manejar el
paneo, los orificios en la parte inferior son para insertar un tornillo y sujetar la
cámara simulando un trípode.
El peso aproximado de la estructura es de 2 kilogramos, y sus dimensiones 25 cm
de ancho, 30 cm de alto, y 15 cm de profundo, aproximadamente.
(Ver dimensiones y materiales utilizados en anexos B, C, D, E y F)
En la parte lateral del helicóptero se encuentra ubicado un servomotor, éste
ejecuta el movimiento de inclinación para el tilt mecánico, dando así diferentes
ángulos de inclinación para la cámara. Se puede visualizar en la figura 55.
Figura 55. Vista lateral de la estructura
118
4.3 DESARROLLO DE SOFTWARE
En esta sección se desarrolla el algoritmo general para el desarrollo, dividiendo
éste en dos procesos:
• Grabación de video
• Toma de fotografía.
Para esta sección se utiliza una tarjeta de de adquisición de datos a través del
puerto USB 2.0. Esta tarjeta tiene los diferentes puertos y tipos de conectores para
que se comuniquen con el receptor y visualizar la imagen en el monitor del
computador.
La ventaja de utilizar el puerto radica en que la velocidad en comparación con otro
tipo de puertos es de 480 Mbps (60 MB/s), mientras un puerto serie o paralelo
tiene una velocidad de transferencia inferior a 1 Mb/s., además que permite
conectar un número amplio catálogo de modernos periféricos: ratones, teclados,
escáneres, cámaras fotográficas, tarjetas capturadoras TV, monitores, discos
duros, otro PC, etc. También se puede conectar en caliente, es decir, se puede
hacer la conexión el ordenador encendido, aunque para retirarlo es recomendable
utilizar la desactivación que Windows tiene.
El video en formato NTSC tiene un ancho de banda de aproximadamente 6 MHz, y
para efectos de bajar el tiempo de retardo, con esta velocidad se puede lograr lo
mencionado anteriormente, ya que la tarjeta utilizada es una capturadota de tv.
El puerto USB permite también alimentar dispositivos externos a través de él, el
consumo máximo de este controlador es de 5 voltios, hay que tener en cuenta que
la longitud del cable no debe superar los 5 metros, y que éste debe cumplir las
especificaciones del Standard USB 2.0.
119
4.3.1 Etapa de grabación de video
120
Finaliza el proceso de video A través de un menú, el usuario puede seleccionar la cantidad de tiempo que
quiera grabar o hacer el video, almacenando éste en el computador, este proceso
lo puede hacer el usuario cuantas veces el lo desee, ya que con un disco duro de
gran capacidad se puede guardar todo los videos grabados.
121
4.3.2 Etapa de toma de fotografía
Dentro del mismo programa existe la opción de realizar el otro proceso que es el
de la fotografía, es importante resaltar que la toma de fotografía a través del
software, se hace como redundancia por si no se puede obturar la cámara.
En el diagrama de flujo se muestra que el proceso viene precedido de una opción
de elección del usuario.
122
En esta parte, se muestra el proceso de la toma de fotografía, éste es muy similar
al de video, la única diferencia es que imprime el pantallaza y lo almacena en el
disco duro del computador.
Se destaca que ofrece al usuario realizar el proceso nuevamente si éste lo desea
o finalizarlo.
Finaliza todo el proceso del software desarrollado
123
Figura 56. Tarjeta capturadora de Tv
(Ver línea de código del programa en anexo H)
124
5. CONCLUSIONES
El sistema requiere como mínimo dos operarios para ser manipulado. Uno
tendrá que manejar el aeromodelo como tal y el otro la transmisión de video y
el control de la cámara. La calidad de la recepción de la señal de video no se puede medir ya que la
Universidad carece de elementos de medición, como son: vectorscopio,
analizador de forma de onda, etc., entonces, el único parámetro para tener en
cuenta es la potencia de recepción.
Las bandas de frecuencia de uso libre que otorga el Ministerio de
Comunicaciones, permiten trabajar aplicaciones como el video y el radio
control, facilitando así el uso del sistema.
El sistema puede trabajar dentro del perímetro urbano, esto se debe, a que en
la simulación se mostró el peor escenario y las pérdidas por difracción y
reflexión no muy fuertes, garantizando un rango amplio de distancia para la
realización de los diferentes enlaces, ya sea el de radio control o el de video. Existen otros factores que inciden en el funcionamiento del sistema, por
ejemplo, el combustible que se le suministre al aeromodelo, por tanto, se
requiere que éste sea manejado por expertos en el tema para no sufrir
contratiempos.
El sistema es totalmente dependiente de la Ingeniería Aeronáutica del
aeromodelo, por lo que, para adaptar el sistema de transmisión de video es
125
necesario trabajar en equipo, con gente especializada en el campo y así lograr
un correcto acople entre el aeromodelo y el sistema de video.
El sistema sólo funciona cuando el clima esté despejado, es decir, que lo ideal
es que se trabaje en días soleados, porque la lluvia influye mucho a la hora de
la transmisión de video, afectando en gran parte la calidad de este.
El sistema en el futuro se puede aplicar en campos como el espionaje, la
seguridad, incluso puede ser usado como armamento para visualizar los
campos a disparar y si existe alguna falla, se sacrifica un artefacto, más no la
vida de una persona.
El factor más importante para garantizar un buen acople entre el sistema de
video y el aeromodelo es el peso, ya que se vuelve un hecho trabajar el
sistema de video con componentes ultralivianos para no forzar el aeromodelo
al trabajar con carga pesada, porque esto lo puede dañar y este artefacto tiene
un elevado costo.
El tipo de aeromodelo que facilita el trabajo de la transmisión es un helicóptero,
esto se debe a que el sistema puede reposar sobre su centro de gravedad,
ayudando a tomar fotografías en movimiento, anulando con ello la distorsión.
Se encontró en el sistema que, el proceso más fácil es el de la grabación de
video, por varias razones; el aeromodelo puede estarse moviendo y no incide
en la distorsión de la imagen que se graba y si éste llega a estar quieto
trabajando con el paneo y el tilt se puede hacer tomas panorámicas de gran
calidad.
126
La modulación FM, ofrece la gran ventaja de ser altamente inmune al ruido que
genera el ambiente o los mismos aparatos en sí, además garantiza que los
enlaces tengan un buen desempeño, haciendo más llamativo al sistema.
127
BIBLIOGRAFÍA BLAKE, Roy. Sistemas electrónicos de comunicaciones. 2 ed. México: Thompson,
2004. 985 p.
COMPUTER RADIO 6X SUPER. 6XAs / 6XHs for aircraft / helicopters FM / PCM
system, 6 channels. United States: Futaba corporation, 1996. 57 p.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Compendio tesis y otros
trabajos de grado. Quinta actualización. Santafé de Bogotá D.C.: ICONTEC, 2002.
37 p. NTC 1486.
MANDL, Matthew. Principios de las comunicaciones electrónicas. España:
Marcombo, S. A., 1982. 388 p.
MAZARRO, Marcelo R. Modelización de canal de rf para las frecuencias de 850
mhz y 1900 mhz. Instituto Tecnológico de Buenos Aires, 2005. 69 p.
NET FONT, Francisco Javier. Teoría básica de radiación y propagación
electromagnética. México: Limusa, S. A., 1989. 157 p.
PALACIOS MUNICIO, Enrique; REMIRO DOMINGUEZ, Fernando y LÓPEZ,
Lucas J. Microcontrolador Pic 16F84: Desarrollo de proyectos. Colombia: Alfa
Omega, 1992. 824 p.
128
WEBLIOGRAFÍA http://my.athenet.net/~multiplx/cgi-bin/wireless.main.cgi; 16/5/2006; 14:16
Programa para el cálculo del enlace
http://prof.usb.ve/tperez/docencia/2422/Capi/cap1/Capi.htm; 17/4/2006; 10:05
Sistemas de comunicaciones
http://robots-argentina.com.ar/MotorServo_basico.htm; 17/3/2006; 18:00
Servomotores
http://www.conozcasuhardware.com/ ; 14/5/2006; 14:20
USB y periféricos
http://www.e-radiocontrol.com.ar/; 3/5/2006; 21:15
Circuitos electrónicos de radiocontrol
http://www.futaba.com/cust_serv/contact/index.asp; 24/4/2006; 23:15
Futaba corporation
http://www.iearobotics.com/proyectos/cuadernos/ct3/ct3.html; 11/3/2006; 11:50
Servomotores
http://www.microtekelectronics.com/downloads.html; 14/5/2006; 18:05
Microtek electronics, transmisores y receptores
129
http://www.monografias.com/trabajos13/fire/fire.shtml; 20/5/2006; 17:05
USB, características
http://www.rcnoticias.com/Tecnicas/Receptores.htm; 13/5/2006; 9:05
Guía sobre receptores
http://www.usb.org/home; 21/5/2006; 0:25
USB, universal serial bus
http://www.videotec.es/2.4gh/Tran-2.4.htm; 19/5/2006; 19:40
Transmisores y receptores de 2.4Ghz
http://www.wirelessvideocameras.com/; 4/3/2006; 12:15
Transmisores y receptores de video
130
ANEXO A
RESOLUCIÓN 1090 DE 2004
(junio 28)
Diario Oficial No. 45.598, de 3 de julio de 2004
MINISTERIO DE COMUNICACIONES
Por la cual se actualiza el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias.
LA MINISTRA DE COMUNICACIONES
en el ejercicio de sus facultades legales y en especial de las que le confiere la Ley 72 de 1989, el Decreto-ley 1900 de 1990 y los Decretos 555 de 1998 y 1620 de 2003, y
CONSIDERANDO:
Que el artículo 75 de la Constitución Política establece que el espectro electromagnético es un bien público inenajenable e imprescriptible sujeto a la gestión y control del Estado. Se garantiza la igualdad de oportunidades en el acceso a su uso en los términos que fije la ley;
Que el artículo 1o de la Ley 72 de 1989 establece que el Gobierno Nacional por medio del Ministerio de Comunicaciones, adoptará la política general del sector de comunicaciones y ejercerá las funciones de planeación, regulación y control de todos los servicios del sector;
Que el artículo 5o del Decreto-ley 1900 de 1990 establece que el Gobierno Nacional, a través del Ministerio de Comunicaciones, ejercerá las funciones de planeación, regulación y control de las telecomunicaciones;
Que el artículo 18 del Decreto-ley 1900 de 1990 establece que el espectro electromagnético es de propiedad exclusiva del Estado y como tal constituye un bien de dominio público, inenajenable e imprescriptible, cuya gestión, administración y control corresponden al Ministerio de Comunicaciones de conformidad con las leyes vigentes;
Que el artículo 19 del Decreto-ley 1900 de 1990 establece que las facultades de gestión, administración y control del espectro electromagnético comprenden, entre otras, las
131
actividades de planeación y coordinación, la fijación del cuadro de frecuencias, la asignación y verificación de frecuencias, el otorgamiento de permisos para su utilización, la protección y defensa del espectro radioeléctrico, la comprobación técnica de emisiones radioeléctricas, el establecimiento de condiciones técnicas de equipos terminales y redes que utilicen en cualquier forma el espectro radioeléctrico, la detección de irregularidades y perturbaciones y la adopción de medidas tendientes a establecer el correcto y racional uso del espectro radioeléctrico, y a restablecerlo en caso de perturbación o irregularidades;
Que el Decreto 555 del 20 de marzo de 1998 adoptó el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias;
Que el artículo 2o del Decreto 555 de 1998 establece que corresponde a la Oficina de Planeación Sectorial del Ministerio de Comunicaciones, actualizar el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, conf orme con los acuerdos de las Conferencias Mundiales de Radiocomunicaciones de la UIT, con los acuerdos Bilaterales y Multilaterales celebrados con otros países y con las Normas Nacionales que lo modifiquen o que se expidan en relación con el uso del espectro radioeléctrico;
Que se llevó a cabo en Ginebra en el presente año, la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones CMR-2003 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, UIT;
Que dados los adelantos tecnológicos se considera pertinente atribuir y planificar unas frecuencias y bandas de frecuencias radioeléctricas para su uso libre por parte del público en general; para la operación y prestación de los servicios de comunicaciones, PCS; para la operación de sistemas de radiomensajes; para el acceso fijo inalámbrico como elemento de la Red Telefónica Pública Básica Conmutada (RTPBC); para el uso de teléfonos inalámbricos que se conectan a la Red Telefónica Pública Conmutada (RTPC); para la operación de los sistemas de radiocomunicación de banda ciudadana, los sistemas de acceso troncalizado y sistemas de transmisores móviles del servicio de televisión; adoptando nuevos planes de distribución de canales radioeléctricos con el objeto de optimizar y hacer más eficiente el uso del espectro radioeléctrico, por lo cual se hace necesario actualizar el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias en tal sentido;
Que dadas las recientes normas promulgadas sobre el uso del espectro radioeléctrico para diferentes servicios de radiocomunicación se hace necesario actualizar el Capítulo IV "Cuadro de Atribución de Bandas de Frecuencias", actualizar y agregar nuevas notas
132
nacionales al Capítulo V "Notas Nacionales" y actualizar y agregar nuevos cuadros de distribución de canales para las bandas de frecuencias contenidos en el Capítulo VII "Planes de Distribución de Canales" del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias,
RESUELVE:
ARTÍCULO 1o. Actualizar el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, incorporando las actas finales de la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones CMR 2003, de la UIT, en sus diferentes capítulos los acuerdos que correspondan modificar dentro del documento.
ARTÍCULO 2o. Incorporar en el Capítulo IV denominado "Cuadro de Atribución de Bandas de Frecuencias", la siguiente atribución de banda de frecuencia dentro la columna que se denomina "Colombia" y numeración de las Notas Nacionales dentro de la columna que se denomina "Notas", los cuales quedarán así:
a) Se incorpora el texto "Servicios de Comunicación Personal, PCS, en las bandas de frecuencias 1890 - 1895, 1895 - 1910, 1970 - 1975, 1975 - 1980 y 1980 - 1990 MHz y se incorpora las notas nacionales CLM 87, CLM 94 y CLM 95, en la banda donde se aplica, quedando como se indica.
PARÁGRAFO. En el presente artículo, dentro de la estructura del Cuadro de Bandas de Frecuencias, por simplificación no se incorporaron los títulos referentes a la atribución del espectro radioeléctrico de los diferentes servicios de radiocomunicación y sus respectivas notas internacionales y nacionales, se incorpora la numeración de las nuevas notas nacionales, dentro de cada banda que aplica.
ARTÍCULO 3o. Incorporar en el Capítulo V denominado "NOTAS NACIONALES", el siguiente texto de las notas nacionales, denominándole CLM 81, CLM 82, CLM 83, CLM 84, CLM 85, CLM 86, CLM 87, CLM 88, CLM 89, CLM 90, CLM 91, CLM 92, CLM 93, CLM 94, CLM 95, CLM 96, CLM 97, CLM 98 y CLM 99 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, los cuales quedarán así:
"CLM 81. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se atribuyen en las bandas de fre cuencias comprendidas entre 0,045 - 0,490 MHz, 0,535 - 1,705 MHz, 26,957 - 27,283 MHz, 29,720 - 30,000 MHz, 36,000 - 36,600 MHz, 72,000 - 74,800 MHz, 174,000
133
- 216,000 MHz, 426,025 - 426,1375 MHz, 429,2375 - 429,250 MHz, 429,8125 - 429,925 MHz, 433,000 - 434,790 MHz, 449,8375 - 469,925 MHz, 894,000 - 896,000 MHz, 897,125 - 897,500 MHz, 905,000 - 908,000 MHz, 915,000 - 924,000 MHz, 924,000 - 928,000 MHz, 928,000 - 929,000 MHz, 932,000 - 935,000 MHz y 936,125 - 940,000 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del público en general para aplicaciones de telemetría y telecontrol con bajos niveles de potencia o intensidad de campo y respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3o, Tabla No 3.1 de la citada resolución".
"CLM 82. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 40,660 - 40,700 MHz, 70,000 - 108,000 MHz, 138,000 - 149,900 MHz, 150,500 - 156,500 MHz, 156,900 - 174,000 MHz, 174,000 - 260,000 MHz, 260,000 - 328,600 MHz, 335,400 - 399,900 MHz, 406,000 - 470,000 MHz, 470,000 - 960,000 MHz y frecuencias mayor a 1 427,000 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del público en general para aplicaciones de dispositivos de operación momentánea y respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3o Tabla No 3.2 de la citada resolución".
"CLM 83. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se prohíbe la utilización en las bandas de frecuencias 1 660 - 1 710 MHz, 2 655 - 3 400 MHz, 4 200 -
4 400 MHz, 5 000 - 5 220 MHz, 5 350 - 5 470 MHz, 7 450 - 7 550 MHz, 8 025 - 8 500 MHz, 9 000 - 9 200 MHz, 9 300 - 9 500 MHz, 10 600 - 12 700 MHz, 13 250 - 13 400, MHz,
14 470 - 14 500 MHz, 15 350 - 16 200 MHz, 17 700 - 21 400 MHz, 22 010 - 23 120 MHz, 23 600 - 24 000 MHz, 31 200 - 31 800 MHz, 36 430 - 36 500 MHz, y superiores a la frecuencia 38 600 MHz; las cuales no podrán ser utilizadas libremente por parte del publico en general, para dispositivos de operación momentánea, contenidas en el artículo 3o Tabla No 3.3 de la citada resolución".
"CLM 84. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 0,535 - 1,705 MHz, 27,500 - 28,000 MHz, 29,700 - 39,000 MHz, 72,000 - 74,800 MHz, 75,200 - 76,000 MHz, 88,000 - 108,000 MHz, 173,200 - 174,000 MHz, 216,0125 - 216,9875 MHz y las frecuencias 3,175, 3,225, 3,275 y 3,325 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del público en general para aplicaciones en la transmisión de voz con bajos niveles de potencia o intensidad de campo
134
y respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3o, Tabla No 3.4 de la citada resolución".
"CLM 85. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se atribuyen en las bandas de frecuencias 285,000 - 322,000 MHz, 433,000 - 434,790 MHz, 902,000 - 928,000 MHz, 2 900,000 - 3 100,000 MHz, 3 267,000 - 3 332,000 MHz, 3 339,000 - 3 345,800 MHz, 3 358,000 - 3 400,000 MHz, 5 785,000 - 5 815,000 MHz, 13 400,000 - 13 750,000 MHz, 24 050,000 - 24 250,000 MHz, 76 000,000 - 77 000,000 MHz, y las frecuencias 0,1250, 0,1232 y 0,1342 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del publico en general para aplicaciones de telemetría, telealarmas y telecontrol vehicular con bajos niveles de potencia o intensidad de campo y respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3o, Tabla No 3.5 de la citada resolución".
"CLM 86. De acuerdo con la Resolución 797 de 8 de junio de 2001, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 915,000 - 924,000 MHz, 2 400,000 - 2 483,500 MHz y 5 150,000 - 5 250,000 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del público en general en los aparatos transreceptores con bajos niveles de potencia o intensidad de campo y respeten los límites de intensidad de campo descritos en el artículo 3o, Tabla No 3.6 de la citada resolución".
"CLM 87. De acuerdo con la Resolución 1512 de 12 de octubre de 2001, las bandas de frecuencias comprendidas entre 1 895 - 1910 MHz y 1 975 - 1 990 MHz están atribuidas en forma exclusiva para ser utilizadas durante la vigencia de las concesiones para la prestación de los Servicios de Comunicación Personal, PCS, de acuerdo con lo establecido en el artículo 11 de la Ley 555 de febrero 2 de 2000".
"CLM 88. De acuerdo con la Resolución 152 de 21 de febrero de 2002, se atribuyen en las bandas de frecuencias 931,500 - 932,000 MHz; para ser utilizadas en la prestación de servicios de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de radiomensajes de una (1) vía, en áreas de servicio nacional y departamental. El Plan de distribución de canales radioeléctricos aparecen en la Tabla 75".
"CLM 89. De acuerdo con la Resolución 152 de 21 de febrero de 2002, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 901,200 - 901,500 MHz y 940,200 - 940,500 MHz; para ser utilizadas en la prestación de servicios de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de radiomensajes de dos (2) vías, en áreas de servicio municipal,
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departamental y nacional, con un ancho de banda de canal de 50 kHz. El Plan de distribución de canales radioeléctricos aparece en la Tabla 76".
"CLM 90. De acuerdo con la Resolución 152 de 21 de febrero de 2002, se atribuyen en forma no exclusiva y a título primario compartido con otros servicios de telecomunicaciones fijos y móvil, las bandas de frecuencias de 138,000 - 174,000 MHz y 406,000 - 512,000 MHz; para ser utilizadas en la prestación de servicios y actividades de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de radiomensajes de una (1) vía, en las diferentes áreas de servicio establecidas, con un ancho de banda de canal de 25 kHz".
"CLM 91. De acuerdo con la Resolución 152 de 21 de febrero de 2002, se reservan para otros servicios radioeléctricos fijo-móvil, según determine el Ministerio de Comunicaciones, así: Bandas de frecuencias comprendidas entre 929,000 - 931,500 MHz, 901,000 - 901,200 MHz, 901,500 - 902,000 MHz, 940,000 - 940,200 MHz y 940,500 - 941,000 MHz. Se exceptúa de la primera banda, la frecuencia 929,6625 MHz asignada para sistemas de radiomensajes en área de servicio nacional".
"CLM 92. De acuerdo con la Resolución 1520 de 9 de octubre de 2002, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 43,7 - 50,0 MHz, 902,0 - 928,0 MHz y 2 400,0 - 2 483,5 MHz; para ser utilizadas libremente para la operación de teléfonos inalámbricos que se conecten a la red telefónica pública conmutada (RTPC), siempre y cuando dichos aparatos operen en recintos cerrados, sean de baja potencia y corto alcance, y respeten los límites de intensidad de campo descritos en la citada resolución".
"CLM 93. De acuerdo con la Resolución 1966 de 20 de diciembre de 2002, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 254,000 - 260,000 MHz, 262,000 - 268,000 MHz, 412,000 - 415,000 MHz, 422,000 - 425,000 MHz, 415,000 - 420,000 MHz y 425,000 - 430,000 MHz; para ser utilizadas en la prestación de servicios de telecomunicaciones o el desarrollo de actividades de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de acceso troncalizado, en áreas de servicio departamental y municipal. El Plan de distribución de canales radioeléctricos aparecen en la Tabla 72, Tabla 73 y Tabla 74".
"CLM 94. De acuerdo con la Resolución 0908 del 1° de julio de 2003, las bandas de frecuencias comprendidas entre 1 890 - 1 895 MHz y 1 970 - 1 975 MHz están atribuidas en forma exclusiva para ser utilizadas durante la vigencia de las concesiones para la prestación de los Servicios de Comunicación Personal - PCS, de acuerdo con lo establecido en el artículo 12 de la Ley 555 de febrero 2 de 2000".
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"CLM 95. De acuerdo con la Resolución 0908 del 1o de julio de 2003, en el rango de frecuencias comprendido entre 1 710 - 2 025 MHz y 2 100 - 2 200 MHz y la banda en el rango de frecuencias comprendido entre 1 910 - 1 920 MHz, atribuida para Acceso Fijo Inalámbrico, el Ministerio de Comunicaciones no otorgará nuevos permisos para el uso del espectro radioeléctrico hasta que se atribuya el espectro radioeléctrico adicional necesario para la introducción de las Telecomunicaciones Móviles Internacionales, IMT-2000".
"CLM 96. De acuerdo con la Resolución 2190 de 23 de diciembre de 2003, se atribuyen las frecuencias 151,6125 MHz, 153,0125 MHz, 462,5625 MHz, 462,5875 MHz, 462,6125 MHz, 462,6375 MHz, 462,6625 MHz, 462,6875 MHz, 462,7125 MHz, 467,5625 MHz, 467,5875 MHz, 467,6125 MHz, 467,6375 MHz, 467,6625 MHz, 467,6875 MHz, 467,7125 MHz, 467,7625 MHz, 467,8125 MHz, 467,8375 MHz y 467,9125 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del público en general en los radios portátiles de operación itinerante y respeten los límites de intensidad de campo descritos en la tabla del artículo 3o de la citada resolución".
"CLM 97. De acuerdo con la Resolución 0008 de 7 de enero de 2004, se atribuye las bandas de frecuencias 2 025 - 2 100 MHz; para ser utilizadas en la prestación de servicios de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas transmisores móviles del servicio de televisión a título primario con otros servicios de telecomunicaciones. El Plan de distribución de canales radioeléctricos aparecen en la Tabla 77".
"CLM 98. De acuerdo con la Resolución 000689 de 21 de abril de 2004, se atribuyen en las bandas de frecuencias comprendidas entre 902 - 928 MHz, 2 400 - 2 483,5 MHz, 5 150 - 5 250 MHz, 5 250 - 5 350 MHz, 5 470 - 5 725 MHz y 5 725 - 5 850 MHz; para ser utilizadas libremente por parte del público en general a título secundario, en la prestación de servicios de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que empleen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital, de banda ancha y baja potencia, sobre una base de no interferencia y no protección de interferencia, en las condiciones de operación descritos en los artículos 6o y 7o de la citada resolución".
"CLM 99. De acuerdo con la Resolución 000689 de 21 de abril de 2004, se atribuye las bandas de frecuencias comprendidas entre 2 300 - 2 400 MHz; a título secundario, para ser utilizadas en aplicaciones de la prestación de servicios de telecomunicaciones que utilicen en su operación sistemas de acceso inalámbrico y redes inalámbricas de área local, que empleen tecnologías de espectro ensanchado y modulación digital, de banda ancha y baja
137
potencia, previo registro ante el Ministerio de Comunicaciones, en las condiciones de operación descritos en el artículo 6o para los sistemas de acceso inalámbrico en la banda de 2 400 - 2 483,5 MHz de la citada resolución".
ARTICULO 4o. Actualizar el Capítulo V denominado "NOTAS NACIONALES", modificando el texto dentro de las siguientes notas nacionales CLM 18, CLM 38, CLM 48, CLM 51, CLM 53, CLM 57, CLM 59, CLM 61, CLM 67 y CLM 80 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, las cuales quedarán así:
"CLM 18. El Ministerio de Comunicaciones expidió mediante Resolución 1704 del 20 de noviembre de 2002, la atribución y planificación de las bandas de frecuencias radioeléctricas y adoptó medidas para la operación de los Sistemas de Radiocomunicación de Banda Ciudadana. El Gobierno Nacional mediante el Decreto 2696 del 20 de noviembre de 2002, derogó el Decreto 2618 de 1991 que reglamentaba el servicio de Banda Ciudadana y el Decreto 1029 de 1993 que reglamentaba un servicio Auxiliar de Ayuda. El plan nacional de distribución de canales del Sistema de Radiocomunicación de Banda Ciudadana en los servicios especiales y auxiliares de ayuda, se encuentra con la distribución y canalización relacionada en la Tabla 17 y Tabla 17 A. El Ministerio de Comunicaciones atribuyó dentro del territorio nacional, de manera exclusiva al servicio auxiliar de ayuda, los canales 7 (27.035 kHz), 8 (27.055 kHz), 9 (27.065 kHz) y 10 (27.075 kHz) cuya finalidad es de Información y coordinación de atención de emergencias, desastres y seguridad ciudadana".
"CLM 38. De acuerdo con la Resolución 526 de 26 de abril de 2002, las bandas 343,050 - 345,150 MHz, 357,050 - 359,150 MHz, 380,025 - 382,000 MHz y 390,025 - 392,000 MHz; están atribuidas al servicio radioeléctrico fijo y para el acceso fijo inalámbrico a título primario y compartidas a título secundario con los servicios previstos en el presente Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias. En la citada Resolución se aplican los procedimientos para el otorgamiento de los permisos y se dictan otras disposiciones".
"CLM 48. De acuerdo con la Resolución 526 de 26 de abril de 2002, las bandas de frecuencias 894,6750 - 894,9925 MHz, 897,1375 - 897,500 MHz, 897,500 - 901,000 MHz, 902,000 - 905,000 MHz, 908,000 - 915,000 MHz, 942,500 - 950,000 MHz y 953,000 - 960,000 MHz; están atribuidas al servicio radioeléctrico fijo y para el acceso fijo inalámbrico a título primario y compartidas a título secundario con los servicios previstos en el presente Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias. En la citada
138
Resolución se aplican los procedimientos para el otorgamiento de los permisos y se dictan otras disposiciones".
"CLM 51. Los enlaces, entre estudios y el sistema de transmisión de las estaciones de radiodifusión sonora, que operan en la banda 947,000 - 954,2 MHz, fueron reubicados en la banda 300,000 - 328,600 MHz de acuerdo con lo dispuesto en el artículo 7.0 "Plan de Reubicación de Emisoras", durante los cuatro (4) meses siguientes a la adopción de la Resolución 3295 de 7 de diciembre de 1995".
"CLM 53. De acuerdo con la Resolución 526 de 26 de abril de 2002, las bandas de frecuencias 1 427,000 - 1 525,000 MHz y 2 300,000 - 2 500,000 MHz; están atribuidas al servicio radioeléctrico fijo y para el acceso fijo inalámbrico a título primario y compartidas a título secundario con los servicios previstos en el presente Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, excepto en la banda de frecuencias 1 492,000 - 1 525,000 MHz, la cual se atribuye para ser compartida a título primario entre el servicio radioeléctrico fijo, acceso fijo inalámbrico y el servicio móvil por satélite. En la citada Resolución se aplican los procedimientos para el otorgamiento de los permisos y se dictan otras disposiciones".
"CLM 57. Los planes de distribución de canales para la banda de 2 GHz se encuentran relacionados a partir de la Tabla 30 y hasta la Tabla 33 A, de los cuales los indicados en la Tabla 30 y hasta la Tabla 33 A son aplicables únicamente a los sistemas de telecomunicaciones autorizados antes de la vigencia de este Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias".
"CLM 59. De acuerdo con la Resolución 526 de 26 de abril de 2002, las bandas de frecuencias 1 910 - 1 920 MHz, están atribuidas en forma exclusiva para el acceso fijo inalámbrico como elemento de la Red Telefónica Pública Básica Conmutada (RTPBC), para la prestación del servicio de telefonía pública básica conmutada local y/o local extendida, por parte de los operadores debidamente habilitados. En la citada Resolución se aplican los procedimientos para el otorgamiento de los permisos y se dictan otras disposiciones".
"CLM 61. De acuerdo con la Resolución 526 de 26 de abril de 2002, las bandas 3 425 - 3 450 MHz, 3 475 - 3 500 MHz, 3 525 - 3 550 MHz y 3 575 - 3 600 MHz; están atribuidas en forma exclusiva para el acceso fijo inalámbrico como elemento de la Red Telefónica Pública Básica Conmutada (RTPBC), para la prestación del servicio telefonía pública básica conmutada local y/o local extendida, por parte de los operadores debidamente
139
habilitados. En la citada Resolución se aplican los procedimientos para el otorgamiento de los permisos y se dictan otras disposiciones".
"CLM 67. Los planes de distribución de canales para la banda de 7 GHz, conforme a la Recomendación UIT R F-385-7 aparecen a partir de la Tabla 43 y hasta la Tabla 44 A".
"CLM 80. De acuerdo con la Resolución 527 de 26 de abril de 2002, planifica y adopta el plan de distribución de canales radioeléctricos en la banda de 38 GHz y establece otras disposiciones. Se adopta los planes de distribución de los canales radioeléctricos en las bandas de frecuencias de 37 058 - 37 338 MHz y 38 318 - 38 600 MHz de acuerdo con el anexo 1 de la Recomendación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT-R F.749-1. Se adopta los planes de distribución de los canales radioeléctricos en las bandas de frecuencias de 38 600 - 39 950 MHz de acuerdo con el anexo 2 de la Recomendación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT-R F.749-1. Los planes de distribución de canales para esta banda aparecen a partir de la Tabla 70 y hasta la Tabla 71 para aplicación de los sistemas de relevadores radioeléctricos analógicos y digitales de corto alcance".
ARTÍCULO 5o. Incorporar en el Capítulo VII denominado "Planes de Distribución de Canales", los siguientes cuadros de frecuencias, denominándole Tabla 17 A, Tabla 33 A, Tabla 44 A, Tabla 72, Tabla 73, Tabla 74, Tabla 75, Tabla 76 y Tabla 77 dentro del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, los cuales quedarán así:
a) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 27,035 - 27,075 MHz, denominándose Tabla 17 A del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de radiocomunicación de banda ciudadana en los servicios auxiliares de ayuda.
b) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 2 GHz, denominándose Tabla 33 A del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de los sistemas de relevadores radioeléctricos analógicos de pequeña y mediana capacidad o digitales de mediana capacidad.
c) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 7 110 - 7 750 MHz, denominándose Tabla 44 A del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de los sistemas de relevadores radioeléctricos analógicos de pequeña y mediana capacidad o digitales de mediana capacidad.
140
NOTA: La disposición prevé hasta diez radiocanales de ida y diez radiocanales de retorno, con una capacidad para cada uno de ellos de unos 140 Mbit/s, subdivididos en dos grupos de cinco de ida y cinco de retorno;
d) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 254,000 - 260,000 MHz y de 262,000 - 268,000 MHz, denominándose Tabla 72 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de acceso troncalizado.
e) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 412,000 - 415,000 MHz y de 422,000 - 425,000 MHz; denominándose Tabla 73 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de acceso troncalizado.
f) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 415,000 - 420,000 MHz y de 425,000 a 430,000 MHz, denominándose Tabla 74 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de acceso troncalizado.
g) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 931,500 - 932,000 MHz, denominándose Tabla 75 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de radiomensajes de una (1) vía.
h) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda de 901,200 - 901,500 MHz y de 940,200 - 940,500 MHz, denominándose Tabla 76 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de radiomensajes de dos (2) vías.
i) Se adopta el siguiente plan de distribución de canales para la banda comprendida entre 2 025 - 2 100 MHz, denominándose Tabla 77 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de transmisores móviles del servicio de televisión.
ARTÍCULO 6o. Actualizar el Capítulo VII denominado "Planes de Distribución de Canales", modificando los siguientes cuadros de frecuencias contenidas en las Tablas 17, 70, y 71, del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, los cuales quedarán así:
a) Se actualiza el siguiente plan de distribución de canales radioeléctricos para la banda de frecuencias 26,960 - 27,410 MHz, denominándose Tabla 17 del Cuadro Nacional de
141
Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de radiocomunicación de banda ciudadana en los servicios especiales.
b) Se actualiza el siguiente plan de distribución de canales para la banda de frecuencias 37 058 - 37 338 MHz y de 38 318 - 38 600 MHz, denominándose Tabla 70 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de relevadores radioeléctricos analógicos y digitales de corto alcance.
c) Se actualiza el siguiente plan de distribución de canales para la banda de frecuencias 38 600 - 39 950 MHz denominándose Tabla 71 del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, para la operación de sistemas de relevadores radioeléctricos analógicos y digitales de corto alcance.
ARTÍCULO 7o. Dentro del mes siguiente a la fecha de publicación de la presente resolución la Dirección de Desarrollo del Sector compilará, en único documento el Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias, con sus actualizaciones.
ARTÍCULO 8o. La Subdirección Administrativa publicará en la Web del Ministerio de Comunicaciones, el documento actualizado del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias.
ARTÍCULO 9o. La presente resolución rige a partir de su publicación y deroga las normas que le sean contrarias.
COMUNÍQUESE, PUBLÍQUESE Y CÚMPLASE.
Dada en Bogotá, D. C., a 28 de junio de 2004.
La Ministra de Comunicaciones,
MARTHA ELENA PINTO DE DE HART.
142
ANEXO B
Plano mecánico de la estructura donde se ubica el servomotor y el piñón para el
control del paneo.*
Se utilizaron láminas de aluminio de 2 milímetros de espesor.
* Plano realizado en CorelDRAW(R) Graphics Suite - Versión 12.0
143
ANEXO C
Plano mecánico de la estructura utilizada como base para la ubicaron de la
cámara y manejo del tilt.*
Se utilizaron láminas de aluminio de 5 milímetros de espesor.
Los orificios ubicados en la placa base son utilizados dependiendo de la cámara
digital que se desee emplear.
* Plano realizado en CorelDRAW(R) Graphics Suite - Versión 12.0
144
ANEXO D
Plano mecánico de la estructura donde se unen la base del servomotor de control
del paneo y la base para la ubicaron de la cámara y manejo del tilt.*
Se utilizaron láminas de aluminio de 2 milímetros de espesor.
* Plano realizado en CorelDRAW(R) Graphics Suite - Versión 12.0
145
ANEXO E
Plano del ensamblaje de todos los componentes del sistema de control de paneo y
tilt.*
Las medidas y materiales utilizados en la estructura se pueden ver en los anexos
B, C, D.
Se utilizaron tornillos y tuercas de distintas medidas, remaches y acoples para la
unión de todas las piezas.
* Plano realizado en CorelDRAW(R) Graphics Suite - Versión 12.0
146
ANEXO F
Plano mecánico de los servomotores utilizados en la estructura.
Las medidas están dadas en milímetros.*
* Plano realizado en AutoCAD 2005 – Versión N.63.0
147
ANEXO G
Los piñones o engranajes utilizados en el sistema son de plástico debido a su
peso, fueron extraídos de equipos electrónicos en mal estado.*
* Plano realizado en CorelDRAW(R) Graphics Suite - Versión 12.0
148
ANEXO H
Línea de código del programa foto visión elaborado en Visual Basic 6.0.
VERSION 1.0 CLASS BEGIN MultiUse = -1 'True Persistable = 0 'NotPersistable DataBindingBehavior = 0 'vbNone DataSourceBehavior = 0 'vbNone MTSTransactionMode = 0 'NotAnMTSObject END Attribute VB_Name = "CFileInfo" Attribute VB_GlobalNameSpace = False Attribute VB_Creatable = False Attribute VB_PredeclaredId = False Attribute VB_Exposed = False ' ********************************************************************* ' Copyright (C)1995-98 Karl E. Peterson, All Rights Reserved ' http://www.mvps.org/vb ' ********************************************************************* ' Warning: This computer program is protected by copyright law and ' international treaties. Unauthorized reproduction or distribution ' of this program, or any portion of it, may result in severe civil ' and criminal penalties, and will be prosecuted to the maximum ' extent possible under the law. ' ********************************************************************* Option Explicit ' ' API declarations ' Private Declare Function GetFullPathName Lib "kernel32" Alias "GetFullPathNameA" (ByVal lpFileName As String, ByVal nBufferLength As Long, ByVal lpBuffer As String, lpFilePart As Long) As Long Private Declare Function GetShortPathName Lib "kernel32" Alias "GetShortPathNameA" (ByVal lpszLongPath As String, ByVal lpszShortPath As String, ByVal nBufferLength As Long) As Long Private Declare Function FindFirstFile Lib "kernel32" Alias "FindFirstFileA" (ByVal lpFileName As String, lpFindFileData As WIN32_FIND_DATA) As Long Private Declare Function FindClose Lib "kernel32" (ByVal hFindFile As Long) As Long
149
Private Declare Function FileTimeToLocalFileTime Lib "kernel32" (lpFileTime As FILETIME, lpLocalFileTime As FILETIME) As Long Private Declare Function FileTimeToSystemTime Lib "kernel32" (lpFileTime As FILETIME, lpSystemTime As SYSTEMTIME) As Long Private Declare Function GetCompressedFileSize Lib "kernel32" Alias "GetCompressedFileSizeA" (ByVal lpFileName As String, lpFileSizeHigh As Long) As Long Private Declare Function SHGetFileInfo Lib "shell32.dll" Alias "SHGetFileInfoA" (ByVal pszPath As String, ByVal dwFileAttributes As Long, psfi As SHFILEINFO, ByVal cbFileInfo As Long, ByVal uFlags As Long) As Long ' ' API constants. ' Private Const MAX_PATH = 260 Private Const INVALID_HANDLE_VALUE = -1 ' ' File attribute constants. ' Private Const FILE_ATTRIBUTE_READONLY = &H1 Private Const FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN = &H2 Private Const FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM = &H4 Private Const FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY = &H10 Private Const FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE = &H20 Private Const FILE_ATTRIBUTE_NORMAL = &H80 Private Const FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY = &H100 Private Const FILE_ATTRIBUTE_COMPRESSED = &H800 ' ' SHGetFileInfo constants. ' Private Const SHGFI_ICON = &H100 ' get icon Private Const SHGFI_DISPLAYNAME = &H200 ' get display name Private Const SHGFI_TYPENAME = &H400 ' get type name Private Const SHGFI_ATTRIBUTES = &H800 ' get attributes Private Const SHGFI_ICONLOCATION = &H1000 ' get icon location Private Const SHGFI_EXETYPE = &H2000 ' return exe type Private Const SHGFI_SYSICONINDEX = &H4000 ' get system icon index Private Const SHGFI_LINKOVERLAY = &H8000 ' put a link overlay on icon Private Const SHGFI_SELECTED = &H10000 ' show icon in selected state Private Const SHGFI_LARGEICON = &H0 ' get large icon Private Const SHGFI_SMALLICON = &H1 ' get small icon Private Const SHGFI_OPENICON = &H2 ' get open icon Private Const SHGFI_SHELLICONSIZE = &H4 ' get shell size icon Private Const SHGFI_PIDL = &H8 ' pszPath is a pidl
150
Private Const SHGFI_USEFILEATTRIBUTES = &H10 ' use passed dwFileAttribute ' ' API structures. ' Private Type FILETIME dwLowDateTime As Long dwHighDateTime As Long End Type Private Type WIN32_FIND_DATA dwFileAttributes As Long ftCreationTime As FILETIME ftLastAccessTime As FILETIME ftLastWriteTime As FILETIME nFileSizeHigh As Long nFileSizeLow As Long dwReserved0 As Long dwReserved1 As Long cFileName As String * MAX_PATH cAlternate As String * 14 End Type Private Type SYSTEMTIME wYear As Integer wMonth As Integer wDayOfWeek As Integer wDay As Integer wHour As Integer wMinute As Integer wSecond As Integer wMilliseconds As Integer End Type Private Type SHFILEINFO hIcon As Long ' out: icon iIcon As Long ' out: icon index dwAttributes As Long ' out: SFGAO_ flags szDisplayName As String * MAX_PATH ' out: display name (or path) szTypeName As String * 80 ' out: type name End Type ' ' Member variables.
151
' Private m_PathName As String Private m_Name As String Private m_Path As String Private m_Extension As String Private m_DisplayName As String Private m_TypeName As String Private m_hIcon As Long Private m_PathNameShort As String Private m_NameShort As String Private m_PathShort As String Private m_FileExists As Boolean Private m_PathExists As Boolean Private m_FileSize As Long Private m_FileSizeHigh As Long Private m_CompFileSize As Long Private m_CompFileSizeHigh As Long Private m_Attributes As Long Private m_tmCreation As Double Private m_tmAccess As Double Private m_tmWrite As Double ' ******************************************** ' Initialize and Terminate ' ******************************************** Private Sub Class_Initialize() ' ' All member variables can be left to defaults. ' End Sub Private Sub Class_Terminate() ' ' No special cleanup required. ' End Sub ' ******************************************** ' Public Properties ' ******************************************** Public Property Let FullPathName(ByVal NewVal As String) Dim Buffer As String Dim nFilePart As Long
152
Dim nRet As Long ' ' Retrieve fully qualified path/name specs. ' Buffer = Space(MAX_PATH) nRet = GetFullPathName(NewVal, Len(Buffer), Buffer, nFilePart) If nRet Then m_PathName = Left(Buffer, nRet) Refresh End If End Property Public Property Get FullPathName() As String ' Returns fully-qualified path/name spec. FullPathName = m_PathName End Property Public Property Get FileName() As String ' Returns filename only. FileName = m_Name End Property Public Property Get FilePath() As String ' Returns fully-qualified pathname only. FilePath = m_Path End Property Public Property Get FileExtension() As String ' Returns the file's extension only. FileExtension = m_Extension End Property Public Property Get ShortPathName() As String ' Returns fully-qualified *short* path/name spec. ShortPathName = m_PathNameShort End Property Public Property Get ShortName() As String ' Returns *short* filename only. ShortName = m_NameShort End Property Public Property Get ShortPath() As String
153
' Returns *short* fully-qualified pathname only. ShortPath = m_PathShort End Property Public Property Get DisplayName() As String ' Returns the "display" name for the file, not necessarily ' proper-cased, but as Explorer shows it. DisplayName = m_DisplayName End Property Public Property Get TypeName() As String ' Returns the string that describes the file's type. TypeName = m_TypeName End Property Public Property Get FileExists() As Boolean ' Returns whether file exists. FileExists = m_FileExists End Property Public Property Get PathExists() As Boolean ' Returns whether path exists. PathExists = m_PathExists End Property Public Property Get FileSize() As Long ' Return size of file. FileSize = m_FileSize End Property Public Property Get FileSizeHigh() As Long ' Returns high dword of filesize to support files > 2Gb. FileSizeHigh = m_FileSizeHigh End Property Public Property Get CompressedFileSize() As Long ' Return actual size of file. CompressedFileSize = m_CompFileSize End Property Public Property Get CompressedFileSizeHigh() As Long ' Returns high dword of actual filesize to support files > 2Gb. CompressedFileSizeHigh = m_CompFileSizeHigh
154
End Property Public Property Get CreationTime() As Double ' Returns date/time of file creation. CreationTime = m_tmCreation End Property Public Property Get LastAccessTime() As Double ' Returns date/time of last access. LastAccessTime = m_tmAccess End Property Public Property Get ModifyTime() As Double ' Returns date/time of last write. ModifyTime = m_tmWrite End Property Public Property Get Attributes() As Long ' Returns entire set of attribute flags. Attributes = m_Attributes End Property Public Property Get attrReadOnly() As Boolean ' Returns whether file has ReadOnly attribute. attrReadOnly = (m_Attributes And FILE_ATTRIBUTE_READONLY) End Property Public Property Get attrHidden() As Boolean ' Returns whether file has Hidden attribute. attrHidden = (m_Attributes And FILE_ATTRIBUTE_HIDDEN) End Property Public Property Get attrSystem() As Boolean ' Returns whether file has System attribute. attrSystem = (m_Attributes And FILE_ATTRIBUTE_SYSTEM) End Property Public Property Get attrArchive() As Boolean ' Returns whether file has Archive attribute. attrArchive = (m_Attributes And FILE_ATTRIBUTE_ARCHIVE) End Property Public Property Get attrTemporary() As Boolean
155
' Returns whether file has Temporary attribute. attrTemporary = (m_Attributes And FILE_ATTRIBUTE_TEMPORARY) End Property Public Property Get attrCompressed() As Boolean ' Returns whether file has Compressed attribute. attrCompressed = (m_Attributes And FILE_ATTRIBUTE_COMPRESSED) End Property Public Property Get hIcon() As Long ' Returns handle to display icon. hIcon = m_hIcon End Property ' ******************************************** ' Public Methods ' ******************************************** Public Sub Refresh() Dim hSearch As Long Dim wfd As WIN32_FIND_DATA Dim Buffer As String Dim nRet As Long Dim i As Long Dim sfi As SHFILEINFO ' ' Check for existence of file. ' hSearch = FindFirstFile(m_PathName, wfd) If hSearch <> INVALID_HANDLE_VALUE Then Call FindClose(hSearch) ' ' Assign file data to member variables. ' m_FileExists = True m_PathExists = True m_FileSize = wfd.nFileSizeLow m_FileSizeHigh = wfd.nFileSizeHigh m_Attributes = wfd.dwFileAttributes m_tmCreation = FileTimeToDouble(wfd.ftCreationTime, True) m_tmAccess = FileTimeToDouble(wfd.ftLastAccessTime, True) m_tmWrite = FileTimeToDouble(wfd.ftLastWriteTime, True) ' ' Assign file/path data to member variables.
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' m_Name = TrimNull(wfd.cFileName) For i = Len(m_PathName) To 1 Step -1 If Mid(m_PathName, i, 1) = "\" Then m_Path = ProperCasePath(Left(m_PathName, i)) If Right(m_Path, 1) <> "\" Then m_Path = m_Path & "\" Exit For End If Next i m_PathName = m_Path & m_Name ' ' Extract extension from filename. ' If InStr(m_Name, ".") Then For i = Len(m_Name) To 1 Step -1 If Mid(m_Name, i, 1) = "." Then m_Extension = Mid(m_Name, i + 1) Exit For End If Next i Else m_Extension = "" End If ' ' Short name same as long, if cAlternate element empty. ' If InStr(wfd.cAlternate, vbNullChar) = 1 Then m_NameShort = UCase(m_Name) Else m_NameShort = TrimNull(wfd.cAlternate) End If ' ' Retrieve short path name. ' Buffer = Space(MAX_PATH) nRet = GetShortPathName(m_PathName, Buffer, Len(Buffer)) If nRet Then m_PathNameShort = Left(Buffer, nRet) m_PathShort = Left(m_PathNameShort, Len(m_PathNameShort) - Len(m_NameShort)) End If ' ' Retrieve compressed size.
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' m_CompFileSize = GetCompressedFileSize(m_PathName, m_CompFileSizeHigh) ' ' Get icon and descriptive text. ' nRet = SHGetFileInfo(m_PathName, 0&, sfi, Len(sfi), _ SHGFI_ICON Or SHGFI_DISPLAYNAME Or SHGFI_TYPENAME) m_DisplayName = TrimNull(sfi.szDisplayName) m_TypeName = TrimNull(sfi.szTypeName) m_hIcon = sfi.hIcon ' ' Confirm displayable typename. ' If Trim(m_TypeName) = "" Then m_TypeName = Trim(UCase(m_Extension) & " File") End If Else ' ' Assign applicable data to member variables. ' m_FileExists = False End If End Sub Public Function FormatFileDate(ByVal dt As Double) As String FormatFileDate = Format(dt, "long date") & " " & _ Format(dt, "long time") End Function Public Function FormatFileSize(ByVal Size As Long) As String Dim sRet As String Const KB& = 1024 Const MB& = KB * KB ' Return size of file in kilobytes. If Size < KB Then sRet = Format(Size, "#,##0") & " bytes" Else Select Case Size \ KB Case Is < 10 sRet = Format(Size / KB, "0.00") & "KB" Case Is < 100 sRet = Format(Size / KB, "0.0") & "KB" Case Is < 1000
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sRet = Format(Size / KB, "0") & "KB" Case Is < 10000 sRet = Format(Size / MB, "0.00") & "MB" Case Is < 100000 sRet = Format(Size / MB, "0.0") & "MB" Case Is < 1000000 sRet = Format(Size / MB, "0") & "MB" Case Is < 10000000 sRet = Format(Size / MB / KB, "0.00") & "GB" End Select sRet = sRet & " (" & Format(Size, "#,##0") & " bytes)" End If FormatFileSize = sRet End Function ' ******************************************** ' Private Methods ' ******************************************** Private Function FileTimeToDouble(ftUTC As FILETIME, Localize As Boolean) As Double Dim ft As FILETIME Dim st As SYSTEMTIME Dim d As Double Dim t As Double ' ' Convert to local filetime, if necessary. ' If Localize Then Call FileTimeToLocalFileTime(ftUTC, ft) Else ft = ftUTC End If ' ' Convert to system time structure. ' Call FileTimeToSystemTime(ft, st) ' ' Convert to VB-style date (double). ' FileTimeToDouble = DateSerial(st.wYear, st.wMonth, st.wDay) + _ TimeSerial(st.wHour, st.wMinute, st.wSecond) End Function
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Private Function ProperCasePath(ByVal PathIn As String) As String Dim hSearch As Long Dim wfd As WIN32_FIND_DATA Dim PathOut As String Dim i As Long ' ' Trim trailing backslash, unless root dir. ' If Right(PathIn, 1) = "\" Then If Right(PathIn, 2) <> ":\" Then PathIn = Left(PathIn, Len(PathIn) - 1) Else ProperCasePath = UCase(PathIn) Exit Function End If End If ' ' Check for UNC share and return just that, ' if that's all that's left of PathIn. ' If InStr(PathIn, "\\") = 1 Then i = InStr(3, PathIn, "\") If i > 0 Then If InStr(i + 1, PathIn, "\") = 0 Then ProperCasePath = PathIn Exit Function End If End If End If ' ' Insure that path portion of string uses the ' same case as the real pathname. ' If InStr(PathIn, "\") Then For i = Len(PathIn) To 1 Step -1 If Mid(PathIn, i, 1) = "\" Then ' ' Found end of previous directory. ' Recurse back up into path. ' PathOut = ProperCasePath(Left(PathIn, i - 1)) & "\" ' ' Use FFF to proper-case current directory.
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' hSearch = FindFirstFile(PathIn, wfd) If hSearch <> INVALID_HANDLE_VALUE Then Call FindClose(hSearch) If wfd.dwFileAttributes And FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY Then ProperCasePath = PathOut & TrimNull(wfd.cFileName) End If End If ' ' Bail out of loop. ' Exit For End If Next i Else ' ' Just a drive letter and colon, ' upper-case and return. ' ProperCasePath = UCase(PathIn) End If End Function Private Function TrimNull(ByVal StrIn As String) As String Dim nul As Long ' ' Truncate input string at first null. ' If no nulls, perform ordinary Trim. ' nul = InStr(StrIn, vbNullChar) Select Case nul Case Is > 1 TrimNull = Left(StrIn, nul - 1) Case 1 TrimNull = "" Case 0 TrimNull = Trim(StrIn) End Select End Function
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ANEXO I Cuadro Comparativo de receptores.
ESPECIFICACIONES Radio frecuencia Serie Minilink HP 2.4 GHz series
Frecuencia de Operación 2458, 2474 2418 – 2466 MHz Impedancia de entrada 50 Ω 50 Ω
Sensibilidad -82 dBm por S/N = 46 dB
-82 dBm por S/N = 46dB
Ancho de banda IF 15 MHz 12 MHz Rechazo de Imagen 40 dB Típico 40 dB Típico
Figura de ruido Menor que 2 dB Menor que 2 dB Video
Formato NTSC/PAL NTSC/PAL Deénfasis CCIR 405-1 CCIR 405-1
Respuesta en Frecuencia (3Db) 50 Hz hasta 3.8 MHz 50 Hz hata 3.8 MHz Impedancia de Salida 75 Ω 75 ohmios
Nivel de salida 1 Vp-p +/- 5% 1 Vp-p ± 5% Mecánicas
Dimensiones 4.5" x 4.69" x 2" 4.5" x 4.69" x 2" Conexiones Alimentación y salidas de video Alimentación y salidas de video
Peso 340.2 gramos 340.2 gramos Ambientales
Humedad 95% no condensada 95% no condensada Temperatura de operación (-) 23 ºC a 92ºC - 23 ºC a 92ºC
Alimentación Voltaje de alimentación requerido 9-12 VDC @ 180 mA 9-12 VDC @ 180 mA
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ANEXO J Cuadro Comparativo de transmisores.
ESPECIFICACIONES Radio frecuencia Serie Minilink HP 2.4 GHz series
Potencia de salida 50 mW 100 mW Frecuencia de transmisión 2458, 2474 MHz 2418, 2430, 2442, 2454,2456 MHz
Video Formato NTSC/PAL NTSC/PAL
Preénfasis CCIR 405-1 CCIR 405-1 Nivel de entrada 1 Vp-p @ 75 Ω 1 Vp-p @ 75 Ω
Mecánicas Dimensiones 1.5" x 2.25" x 0.43" 3.625" x 3.0" x 0.88" Conexiones Alimentación, video y tierra Alimentación, video RCA y tierra
Peso 56.7 gramos 218.3 gramos Ambientales
Humedad 95% no condensada 95% no condensada Temperatura de operación -23 ºC a 92ºC - 23 ºC a 92ºC
Alimentación Voltaje de alimentación requerido 4-12 VDC @ 180 mA 10-14 VDC @ 180 mA