diseño y creación de transmisor fm

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 Implementación de un transmisor de FM Bryan Valencia Suárez Sebastián Jaramillo Payán Santiago Santacruz Pareja Universidad Católica de Pereira Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones Pereira, Risaralda 28 de mayo del 2013

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Implementación de un transmisor de FM

Bryan Valencia Suárez

Sebastián Jaramillo Payán

Santiago Santacruz Pareja

Universidad Católica de Pereira

Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería

Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones

Pereira, Risaralda

28 de mayo del 2013

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Implementación de un transmisor de FM

Bryan Valencia Suárez

Sebastián Jaramillo Payán

Santiago Santacruz Pareja

Presentado al colectivo docente

Quinto semestre

Universidad Católica de Pereira

Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería

Ingeniería de Sistemas y Telecomunicaciones

Pereira, Risaralda

28 de mayo del 2013

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PRIMERA ENTREGA: TEORÍA DE LA INFORMACIÓN

1. Transmisor de FM

El transmisor de FM es un dispositivo que tiene como función

codificar señales de audio (sonido) para emitirlas como ondas

electromagnéticas a través de una antena. Esta codificación

es básicamente un proceso de modulación llamado modulación

por frecuencia o frecuencia modulada (FM).

1.1. Diagrama de bloques de un transmisor de FM

Figura 1. Diagrama de bloques de un transmisor de FM

El micrófono: es el dispositivo encargado de convertir la

potencia de la voz (ondas de presión) en una señal eléctrica.

La voz humana tiene tonos entre 300Hz y 5KHz, y por tanto la

señal eléctrica a la salida del micrófono ocupa un ancho de

banda desde 300Hz a 5KHz.

Es importante tener en cuenta que en el diseño de un

transmisor de FM el micrófono puede ser reemplazado por otra

fuente de información o señal primaria, por ejemplo señal de

audio de un dispositivo reproductor de música.

La primera etapa de amplificación: la señal proveniente delmicrófono es muy débil, por esto existe esta etapa de

amplificación dentro del transmisor, ya que permite aumentar

en potencia esta señal para poder atacar las etapas

siguientes del circuito.

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Modulación FM: al ser un transmisor de FM la señal a emitir

va a estar modulada en frecuencia, para esto se utiliza un

modulador que toma como señal portadora la proveniente del

oscilador, compuesto por la bobina (L1), el transistor 2 (Q2)

y el condensador variable (C5), y como señal moduladora la

señal del micrófono amplificada a la salida del transistor 1

(Q1) (Ver esquema del circuito en Figura 2).

Mezclador: tiene como objetivo elevar la frecuencia de la

señal transmitida hasta un valor libre donde se pueda

transmitir. El espectro frecuencial está regulado por las

Administraciones Públicas que conceden licencias de

utilización. Así, de 88MHz hasta los 108MHz se reserva para

las emisoras de radio con modulación FM.

A través de la frecuencia de la señal del Oscilador se puede

seleccionar en qué canal se desea transmitir dentro del rango

entre 88MHz y 108MHz que se tiene reservado.

Amplificador de salida: permite dotar a la señal de potencia

suficiente para cubrir el rango de alcance que se desea.

Para aumentar el rango de alcance de un transmisor de FM

habrá que conseguir aumentar la potencia con la que se emite,

es decir, aumentar la ganancia del amplificador a la salida.

Antena: es el elemento que transforma las señales eléctricasque se encuentran contenidas en el interior del circuito en

ondas electromagnéticos que viajan por el aire. Este

dispositivo radia la información al exterior.

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Figura 2. Esquema circuital del transmisor de FM a realizar.

1.2. Montaje en protoboard de la primera etapa de

amplificación del circuito.

En el laboratorio se realizó el montaje de la primera etapa

de amplificación del circuito del transmisor, el esquema

completo puede verse en la figura 2; además se realizaron las

pruebas correspondientes con ayuda del osciloscopio y el

generador de señales.

Figura 3. Parte de amplificación montada en protoboard.

La prueba de amplificación se realizó en dos momentos:

1. Se reemplazó el micrófono por una señal concreta entregada

por el generador de funciones con la que pudo corroborarse

si el circuito montado estaba amplificando la señal (ver

figura 4).

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La señal de entrada aplicada al circuito fue de 200mV de

amplitud pico a pico y de 2KHz de frecuencia.

La señal de salida entregada por el circuito fue de 8V de

amplitud e igual frecuencia: 2KHz.

Figura 4. Vista de osciloscopio. Prueba con el generador de

señales. En amarrillo la señal de entrada y en azul la señal de

salida.

2. La señal de entrada fue el sonido obtenido a través del

micrófono.

Figura 5. Vista de osciloscopio. Prueba con el micrófono. En

amarillo la señal de entrada y en azul la señal de salida

1.3. Ganancia del amplificador

Señal de entrada:

Frecuencia: 2KHz; Amplitud: 200mV

Señal de salida:

Frecuencia: 2KHz; Amplitud: 8V

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()

La ganancia en formato lineal es 40 y en decibeles es de

aprox. 32,04 dB.

1.4. Importancia de las etapas de amplificación en un

transmisor de FM

Como puede observarse en el diagrama de bloques, el

transmisor de FM necesita dos procesos de amplificación. El

primero aumenta la potencia de la señal original del

micrófono para poder que ésta pueda procesarse correctamenteen las siguientes etapas del transmisor, especialmente en la

etapa de modulación.

Este aumento en la señal sólo se da en su amplitud (o sea en

su voltaje o potencia) ya que la frecuencia de la señal no se

modifica.

De la segunda amplificación depende el alcance de la señal,

pues es en esta etapa donde se le asigna la potencia a la

señal de salida del transmisor. Es necesaria porque sin esta

amplificación la señal no podría alcanzar el rango deseado,no podría cubrir o abarcar el espacio que se quiera o

necesite.

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SEGUNDA ENTREGA: TEORÍA DE LA INFORMACIÓN

1. Montaje en protoboard y verificación en el laboratorio del

circuito completo

En el laboratorio se terminó de montar el circuito completo

en la protoboard (ver figura 6), las pruebas se realizaron

con ayuda del generador de funciones, la fuente de voltaje y

el osciloscopio.

Antes de iniciar las pruebas se revisaron las conexiones en

la protoboard con ayuda del multímetro para comprobar que

todos los componentes estuvieran conectados de forma adecuada

de acuerdo al esquema. Para el montaje en la protoboard se

tuvieron en cuenta las normas y recomendaciones que se

encuentran expuestas ulteriormente en este documento en la

materia de Análisis y diseño de circuitos.

Figura 6. Circuito completo montado en protoboard

El principal objetivo de esta prueba fue determinar en qué

frecuencia estaba transmitiendo el circuito; para esto se

conectó la fuente de voltaje con una salida de 9V, se retiró

el micrófono y su resistencia de acople y éstos fueron

reemplazados por una señal de frecuencia determinada del

generador de funciones para posteriormente comprobar, conayuda del osciloscopio, la frecuencia generada al final del

circuito, justo en el colector del transistor 2, pues es allí

donde se encuentra señal modulada que tiene como portadora la

frecuencia entregada por el circuito tanque (más adelante en

este documento se explica el funcionamiento del circuito

tanque).

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Nótese en las figuras 7 y 8 la diferencia tan evidente en la

frecuencia de la señal de entrada con la señal modulada que

fue de 132,8MHz lo que comprueba parcialmente el

funcionamiento del transmisor. Como es bien conocido el rango

de transmisión para radiodifusión en FM es de 88MHz a 108MHz

por lo que se modificó el largo de la bobina y el valor delcondensador variable para lograr que el circuito transmitiera

aproximadamente en 106 MHz, valor que sí se encuentra en el

rango ya mencionado y que no estaba ocupada por ninguna

emisora en ese momento.

Figura 7. Vista de osciloscopio. Señal de entrada

proporcionada por el generador de funciones.

Figura 8. Vista de osciloscopio. Señal de salida del

transmisor utilizando el generador de funciones como señal de

entrada.

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Después de verificar y corregir la frecuencia entregada por

el circuito y con los mismos componentes conectados se pasó a

comprobar el funcionamiento del trasmisor, esto se realizó

sintonizando la frecuencia aproximada de 106MHz en un radio.

Como la información entrante al circuito es una señal de

frecuencia periódica y continua en el radio se escucha unpito o sonido continuo y al variar la frecuencia del

generador este pito cambia gradualmente lo que comprueba la

correcta modulación y transmisión.

Figura 9. De izquierda a derecha: fuente de voltaje,

generador de funciones y osciloscopio.

La misma prueba se realizó con el micrófono conectado y lo

que se escuchó en el radio fueron efectivamente los sonidos

captados por este dispositivo. En la figura 9 puede

observarse la señal de salida del circuito utilizando el

micrófono, adviértase que ésta no es ya una señal periódica.

Figura 10. Vista de osciloscopio. Señal de salida del

transmisor utilizando el micrófono.

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2. Modulación de FM

La transmisión de señales generalmente requiere un proceso

denominado modulación, ya que las señales originales de

información casi nunca tienen una forma adecuada para la

transmisión, por tanto estas señales deben imprimirse en unaseñal de alta frecuencia llamada portadora, típicamente

sinusoidal.

Este proceso puede realizarse cambiando una de las 3

propiedades de la portadora con respecto a la señal

moduladora (señal original de información), los tres

parámetros son la amplitud, la frecuencia y la fase.

La modulación de frecuencia (FM) junto con la modulación de

fase (PM) son dos formas de modulación angular o modulación

de ángulo dado que en ambas hay un cambio en el ángulo de

fase ya que siempre que se varía la frecuencia de una

portadora también varía la fase y viceversa.

Por tanto FM es la modulación donde la frecuencia de la

portadora se hace variar directamente de acuerdo con la señal

moduladora.

2.1. Señales que intervienen en la modulación FM

- Señal moduladora: es la señal de información que se quiere

transmitir, generalmente es una señal de baja frecuencia y

potencia.

- Señal portadora: señal generalmente sinusoidal de alta

frecuencia y amplitud contante generada por un oscilador.

- Señal modulada: es la misma portadora con variaciones en

frecuencia con respecto a la amplitud de la señal moduladora.

Para el caso del transmisor que aquí se presenta, la señal

proveniente del micrófono es la señal moduladora, laentregada por el circuito tanque, conformado por el

condensador variable C5 y la bobina L1, es la portadora y la

modulada es la señal final a transmitir.

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Figura 11. Diagrama modulación FM

Figura 12. Modulación de frecuencia: (a) portadora no

modulada; (b) señal moduladora; (c) onda con frecuencia

modulada.

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2.2. Características señal modulada FM.

- Desviación instantánea de fase (()): es el cambio

instantáneo de fase de la portadora, en determinado momento,

e indica cuánto está cambiando la fase de la portadora con

respecto a su fase de referencia.

- Fase instantánea: es la fase precisa de la portadora en un

momento dado.

fase instantánea: ()

donde fase de referencia de la portadora = (rad)

frecuencia de la portadora (hertz)

() desviación instantánea de fase (rad)- Desviación instantánea de frecuencia (()): es el cambio

instantáneo en la frecuencia de la portadora, y se define

como la primera derivada de la desviación instantánea de fase

con respecto al tiempo.

- Frecuencia instantánea: es la frecuencia precisa de la

portadora en determinado momento, y se define como la primera

derivada de la fase instantánea respecto al tiempo.

() () () (hertz)

- Sensibilidad a la desviación (K): es una constante que

representa la función de transferencia de salida de acuerdo a

la entrada de los moduladores, que producen la relación entre

qué parámetro de salida cambia con respecto a los cambios

especificados de la señal de entrada. Para un modulador de

frecuencia, los cambios serían en la señal de salida con

respecto a cambios en la amplitud del voltaje de entrada.

- Desviación en frecuencia: es el cambio de frecuencia que

sucede en la portadora cuando sobre ella actúa la frecuencia

de la señal moduladora. Se expresa normalmente como un

desplazamiento máximo de frecuencia, en hertz. La

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desviación de frecuencia pico a pico, , se llama a vecesvariación de frecuencia.

(hertz)

Donde = sensibilidad de la desviación

amplitud máxima de la señal moduladora

- Índice de modulación: el índice de modulación para FM es un

valor adimensional que describe la relación de la desviación

de frecuencia máxima con respecto a la frecuencia de

modulación más alta. Puede calcularse a través de alguna de

las fórmulas siguientes:

Donde sensibilidad a la desviación

amplitud máxima de la señal moduladora

frecuencia de la señal moduladora

desviación de la frecuencia

Por ejemplo el índice de modulación para un modulador de FM

con sensibilidad a la desviación de 5Khz/V, amplitud máxima yuna frecuencia de la moduladora de 2V y 2kHz respectivamente

es:

()

- Porcentaje de modulación: el porcentaje de modulación o

modulación porcentual es tan sólo la relación de la

desviación de frecuencia producida realmente, entre la

desviación máxima de frecuencia permitida, expresada en formaporcentual. La ecuación correspondiente es:

()()

La desviación máxima de frecuencia permitida es limitada por

algunas organizaciones; en caso de Estados Unidos al igual

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que en Colombia, está regida por la Comisión Federal de

Comunicaciones (FCC) quien restringe la desviación de

frecuencia, para los transmisores de banda comercial de FM, a

±75KHz.

Por ejemplo, si una señal moduladora produce una desviaciónde frecuencia de ±40KHz, entonces su modulación porcentual

será:

2.3. Cálculo del ancho de banda de una señal de FM

2.3.1. Regla de Carson:

( )

Donde desviación máxima de frecuencia (Hz)

frecuencia de la señal moduladora (Hz)

2.3.1. Usando la tabla de funciones de Bessel:

( )

Donde n= cantidad de bandas laterales significativas

frecuencia de la señal moduladora (Hz)

3. Creación de la señal portadora en el circuito

La señal portadora es creada por un oscilador, que

básicamente es un dispositivo que genera una forma de onda

repetitiva. En el caso del transmisor FM a realizar, el

oscilador está conformado, en su forma simple, por un

condensador variable y una bobina conectados en paralelo.

Esta conexión es generalmente denominada circuito tanque uoscilador LC. La bobina fue realizada con un alambre

esmaltado de calibre 24, tiene 6 vueltas y un diámetro de 8

milímetros.

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Figura 13. Circuito tanque del transistor FM.

En el circuito, las placas del condensador están conectadas a

los extremos de la bobina inductora. Como la corriente

comienza a fluir fuera del condensador (su voltaje comienza a

caer) y dentro del inductor, un campo magnético se acumula

alrededor de la bobina. Aunque el condensador se convertirá

rápidamente en vacío de la energía, la corriente seguirá

fluyendo en el inductor causado por el efecto de la energíaen el campo magnético. Esta corriente empezará a devolver

corriente en el condensador, aunque esta vez la polaridad (el

"más" y "menos") se invertirá. El ciclo se repite, una y otra

vez, en un período (de frecuencia) que está determinado por

los valores de la bobina y el condensador.

La frecuencia de la señal obtenida de este proceso de

oscilación puede cambiarse al modificar la inductancia o la

capacitancia del componente que corresponda.

La inductancia depende, entre otras cosas, del número devueltas, el área y la longitud de la bobina, por tanto si se

quisiera modificar la frecuencia en el oscilador del

transmisor FM puede cambiarse la capacitancia del condensador

variable (C5), el número de vueltas, la separación de las

mismas o el diámetro de la bobina (L1), de acuerdo a las

siguientes fórmulas:

La fórmula para calcular o modificar el valor de la

inductancia de una bobina es:

Donde:

L=inductancia

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= Permeabilidad magnética del núcleo de la bobina

= Permeabilidad magnética del vacío

N= número de vueltas de la bobina

A=área de una vuelta

l= longitud total de la bobina

La bobina del circuito que aquí se presenta tiene un núcleo

de aire, por tanto es 1 y es una constante de valor

La frecuencia de oscilación del circuito se calcula mediante

la siguiente fórmula:

Donde L es la inductancia de la bobina y C es la capacitancia

del condensador.

Como puede observarse, al aumentar el número de vueltas y el

área de la bobina el valor de la inductancia aumenta y cuando

se incrementa la longitud de la bobina la inductancia reduce,

y a su vez al aumentar la inductancia y la capacitancia

reduce la frecuencia de oscilación, por tanto si se deseaaumentar la frecuencia de oscilación puede aumentarse la

longitud de la bobina o reducir la capacitancia; para reducir

la frecuencia de oscilación puede, por lo tanto, disminuirse

la longitud de la bobina, aumentarse el número de vueltas o

su área.

4. Aplicaciones de la modulación por frecuencia

La modulación FM es utilizada en muchas aplicaciones en las

que prima el transporte de información. Es importanterecordar que la modulación FM tiene como fin transportar por

medio de una onda portadora una señal original. Esta onda

portadora varía su frecuencia de acuerdo a algunos cambios de

la señal original. Pueden resaltarse las siguientes cinco

aplicaciones:

4.1. Radiodifusión

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La radiodifusión es un medio de comunicación que se basa en

el envío de señales de audio a través de ondas con

frecuencias comprendidas entre 3KHz y 300GHz. Los

dispositivos que generalmente denominamos “radios” funcionan

como receptores de estas señales. Estos aparatos reciben y

amplifican en forma de sonido una señal original que en algúnmomento fue modulada de una forma determinada. Las dos

modulaciones que actualmente se utilizan para la

radiodifusión son la modulación AM y FM siendo la FM una de

las mejores y más comunes.

4.2. Televisión analógica

La televisión es un sistema para la transmisión y recepción

de imágenes en movimiento y sonido a distancia que emplea un

mecanismo de difusión. El sonido de la televisión analógicaes difundido por medio de FM. La información de sonido modula

en frecuencia la subportadora de sonido, que posteriormente

se une a las restantes componentes de la señal de TV para

modular en AM la portadora del canal correspondiente y se

filtra para obtener la banda lateral vestigial.

4.3. Micrófono inalámbrico

Un micrófono inalámbrico es un dispositivo que

capta sonidos y los transmite por radiofrecuencias. Los

micrófonos inalámbricos no necesitan cable porque estándotados de un pequeño transmisor de FM (también puede ser de

AM, pero los de FM son más habituales). El transmisor de

FM puede estar dentro de la carcasa microfónica o ser una

unidad independiente conectada al micro.

4.4. Comunicaciones satelitales

Algunos de los satélites LEO, Low Earth Orbit (órbita

terrestre baja), como el AO-51 (“Echo”) y el SO-50 (SaudiSat-

1C), que orbitan la Tierra a una altura de aproximadamente670 km, poseen repetidoras analógicas de voz en FM.

4.5 Telefonía móvil

Los primeros teléfonos móviles utilizaron para la transmisión

precisamente la modulación FM. En 1981 el fabricante Ericsson

lanza el sistema NMT 450 (Nordic Mobile Telephony 450 MHz).

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Este sistema utilizaba canales de radio analógicos

(frecuencias en torno a 450 MHz) con modulación en frecuencia

(FM). Fue el primer sistema del mundo de telefonía móvil tal

como se entiende hasta hoy en día.

5. Solución ejercicios propuestos

5.1. Para un modulador FM con índice de modulación m=1, una

señal modulante () () y una portadora

() ( ) determine:

a) La potencia de la portadora no modulada, asuma una

resistencia de carga RL=50Ω

La ecuación de la potencia promedio en la portadora no

modulada es:

Donde potencia de la portadora (watts) voltaje máximo de la portadora no modulada resistencia de carga (ohmios)

En el ejercicio dado y por tanto la

potencia de la portadora no modulada es:

()

()

b) Determine la potencia total de la onda FM

La potencia total en la onda con modulación FM es igual

a la potencia de la portadora no modulada; es decir, las

bandas laterales no agregan potencia a la señal modulada

compuesta, por tanto la potencia total de la onda FM

para este ejercicio es 1W.

5.2. Un modulador de FM con un índice de modulación m=2, la

señal modulante () () y una portadora no modulada () ( ):

a) Determine el número de conjuntos de bandas laterales

significativas

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De la las funciones de Bessel puede deducirse que un

índice de modulación de 2 produce cuatro conjuntos de

bandas laterales significativas.

b) Determine sus amplitudes

La amplitud de la portadora () y de las frecuenciaslaterales ( ) es:

()() ()() ()()

()() ()()

c)

Dibuje el espectro de frecuencia mostrando lasamplitudes relativas de las frecuencias laterales.

Figura 14. Espectro de frecuencia para el ejercicio 5.2.

d)

Determine el ancho de banda de acuerdo a las funciones

de Bessel y de acuerdo a la regla de Carson.Teniendo el índice de modulación (m=2) y la frecuencia

de la señal moduladora ( 2000Hz) puede despejarse dela siguiente fórmula la desviación de frecuencia:

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Regla de Carson:

( ) ( )

Funciones de Bessel: ( ) (4*2000Hz)= 16000 Hz

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SEGUNDA ENTREGA: ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS

1. Resonancia:

La resonancia es un fenómeno que ocurre en un sistema quepresenta una frecuencia característica de vibración cuandorecibe un estímulo externo en forma de vibración de estamisma frecuencia.

En el circuito aquí presentado, la resonancia se da cuando seigualan la frecuencia natural del oscilador (circuito tanque)y la frecuencia particular de la señal de informaciónproveniente del micrófono.

2. Protoboard Se define al comportamiento de un circuito conelementos inductivos y capacitivos, para el cual se verifica

que la tensión aplicada en los terminales del mismo circuito,y la corriente absorbida, están en fase. La resonancia puedeaparecer en todo circuito que tenga elementos L y C.Por lo tanto existirá una resonancia serie y otra resonanciaparalelo o en una combinación de ambos.La protoboard permite montar y modificar fácil y rápidamente

los circuitos electrónicos sin necesidad de soldaduras, y

muchas veces sin herramientas. Una vez que el circuito

funcione correctamente sobre la protoboard se puede proceder

a su construcción de forma definitiva sobre un circuito

impreso utilizando soldaduras para fijar e interconectar loscomponentes.

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Figura 15. Estructura de la protoboard

Canal central: Es la región localizada en el medio del

protoboard, se utiliza para colocar los circuitos integrados.

Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del

protoboard, se representan por las líneas rojas (buses

positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de

tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión

física entre ellas. La fuente de poder generalmente se

conecta aquí.

Pistas: La pistas se localizan en la parte central del

protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.

¿Cómo se usa el protoboard?

Los contactos están separados por una distancia de 0,1

pulgadas, distancia que corresponde a la separación entre

pines o terminales de los circuitos integrados. El contacto

eléctrico se realiza a través de una laminilla en la q se

sobreponen los terminales.

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Las columnas de orificios tienen cinco perforaciones que se

conectan entre sí en forma vertical. Sin embargo cada columna

no existe contacto.

Todos los huecos de cada una de las dos líneas horizontales

externas, están unidos entre sí por debajo del tablero.

Usted puede introducir el terminal de un componente o un

alambre para puente, en cualquiera de los huecos del

protoboard, éstos quedarán suavemente aprisionados por el

efecto de resorte que tienen las laminillas que reciben el

terminal o el alambre. Para quitar de nuevo éstos, basta con

halar suavemente y el alambre se soltará.

Reglas y recomendaciones en el montaje en protoboard

- Algunos protoboards tienen separada la parte media de los

buses, es por eso en ocasiones es necesario realizar una

conexión entre las dos partes.

- Los circuitos integrados deben colocarse en el centro de la

protoboard y en una sola dirección, de derecha a izquierda o

viceversa.

- Debe evitarse el cableado aéreo.

Los materiales básicos que debemos tener a la mano a la horade realizar una práctica en una protoboard son:

Alicate, cortafríos, cables rojo y negro, cables que la

mayoría de los casos son sacados de los cables de redes, se

usan los cables para crear puentes de izquierda a derecha los

puentes sirven unir nodos.

3. Las normas para iniciar una soldadura de un circuito en baquela

La punta del soldador esté limpia. Para ello se puedeusar un cepillo de alambres suaves (que suele estarincluido en el soporte) o mejor una esponja humedecida(que también suelen traer los soportes). Se frotará lapunta suavemente con el cepillo o contra la esponja. Enningún caso se raspará la punta con una lima, tijeras osimilar, ya que puede dañarse el recubrimiento de cromo

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que tiene la punta del soldador (el recubrimientoproporciona una mayor vida a la punta).

Las piezas a soldar estén totalmente limpias y a serposible pestañadas. Para ello se utilizará unlimpiametales, lija muy fina, una lima pequeña o las

tijeras, dependiendo del tipo y tamaño del material quese vaya a soldar.

Tenga siempre todos los componentes listos a la mano conel fin de establecer su tamaño exacto ya que éste puedevariar según el fabricante.

Los componentes se deben distribuir preferiblemente en

forma paralela o perpendicular a los bordes de la

plaqueta. La ubicación final de éstos no coincide

necesariamente con la posición en el plano o diagrama

del aparato.

Determine cuáles componentes no van montadosdirectamente sobre la plaqueta con el fin de asignar

terminales que permitan su conexión externa.

Generalmente se instalan en el chasís o gabinete y fuera

de las plaquetas, los suiches, potenciómetros,

conectores para la entrada y la salida de las señales,

transformadores grandes, etc.

En la distribución de los componentes, procure

repartirlos uniformemente en toda la superficie de la

placa, para evitar puntos de mucha aglomeración y zonas

vacías. Busque el camino más corto posible para unir los

terminales de dos componentes que se conectan entre sí,

teniendo siempre en cuenta todos los caminos que puede

pasar cerca de ese punto, para no impedir que un trazo

haga imposible el paso del otro.

Orden en el montaje de los componentes

Para esta instalación, y según el tamaño y forma de los

componentes, debemos seguir un determinado orden con el fin

de facilitar este paso y de que el circuito quede con una

buena presentación estética.

Primero, se colocan los puentes de alambre, si los hay, con

el fin de apoyar la plaqueta sobre la superficie de la mesa

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de trabajo y que éstos queden bien asentados sobre el

circuito.

Después se instalan los componentes que siguen por su altura

como los diodos pequeños, las resistencias de ¼ de watio o

componentes similares.

Luego los diodos más grandes o las resistencias de ½ y 1

watio, los condensadores electrolíticos de tipo acostado o

axial y los sockets o bases para circuitos integrados. Luego

los condensadores de cerámica, los diodos LED, los

condensadores electrolíticos parados o radiales, los

transistores, etc.

¿Cómo soldar?

Es muy importante aprender a soldar bien, pues de estatécnica depende todo el trabajo que hagamos en el futuro.

Cuando soldamos, debemos tener en cuenta un principio

fundamental:

La función del cautín es calentar primero la unión de los dos

componentes que se van a soldar.

Luego, el calor de la conexión debe fundir la soldadura sobre

ella.

Para soldar correctamente, se deben seguir cuatro pasossimples, en orden. Cada uno de los pasos se toma más o menos

cinco segundos.

1. Aplique el calor del cautín, no lo mueva.

2. Aplique la soldadura.

3. Remueva la soldadura.

4. Remueva el cautín.

Las soldaduras en circuitos impresos deben hacerse de la

siguiente manera:

Paso 1: EL soldador se debe colocar sobre el terminal del

componente y la parte del circuito simultáneamente, figura

16. Caliente los dos, el terminal y el circuito, unos dos o

tres segundos.

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Figura 16. Ejemplo 1 soldadura en plaqueta

Paso 2: Aplique la soldadura al lado opuesto de la punta del

cautín y deje que el calor de la conexión derrita o funda la

soldadura, figura 17.

Figura 17. Ejemplo 2. Soldadura en plaqueta

Paso 3: Una vez que la soldadura se derrita, retírela del

circuito.

Paso 4: Retire el cautín rápidamente.

En este momento, se deben recortar los sobrantes de los

terminales con un cortafrío pequeño.

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FÍSICA III

PRIMERA ENTREGA: FÍSICA III

1. Onda sinusoidal

Una onda es una perturbación que se propaga, y por tanto una

onda sinusoidal es definida como la distancia entre dos picos

positivos vecinos, en una onda sinusoidal dada, dos picos

positivos vecinos tienen la misma separación; una de las

características de la onda sinusoidal es que en el análisis

de circuitos eléctricos una señal representa la tensión o

corriente. Se puede expresar matemáticamente como una función

del tiempo por medio de la siguiente ecuación:

() ()

Dónde:

= es la amplitud de la señal (también llamado el valor

máximo o de pico)

w= la pulsación en radianes/segundo

t= tiempo en segundos

= el ángulo de fase inicial en radianes

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Dicha ecuación podemos también transformarla así:

() ()

Donde f es la frecuencia en hercios (Hz) y ésta equivale a la

inversa del periodo.

Amplitud

La distancia por encima o por debajo de la línea central de

una forma de onda representa la amplitud de la señal. Cuanto

mayor es la distancia, mayor será la variación de presión o

la señal.

La amplitud puede medirse usando varios estándares. Los

máximos positivos y negativos de una onda se conocen como

valor de pico, y la distancia entre el pico negativo y

positivo se conoce como valor pico a pico.

Frecuencia

La frecuencia es el número de veces que una masa vibratoria o

señal eléctrica repite un ciclo, de positivo a negativo

(amplitud).

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La frecuencia se mide en hercios (Hz), siendo su valor el

número de veces que se repiten en un segundo.

1 Hz = 1 ciclo / 1 segundo

Longitud de onda

La longitud de onda es la distancia en el medio entre el

principio y el final del ciclo, o la distancia que recorre el

pulso mientras un punto realiza una oscilación completa

Fase

Dado que un ciclo puede empezar en cualquier punto de la

forma de onda, es posible tener dos generadores de onda

produciendo ondas sinusoidales de la misma frecuencia y

amplitud de pico, pero que tengan diferentes amplitudes en un

momento dado. En este caso se dice que las ondas están fuera

de fase (desfasadas) una respecto a la otra. La cantidad de

desfase que hay entre ambas ondas se mide en grados, y un

ciclo se divide en 360º

Superposición Cuando dos ondas se propagan en el mismo medio, en la misma

dirección o contraria, se superponen, es decir, las ondas

individuales se suman produciendo una onda resultante. La

elongación en cada punto corresponde a la suma algebraica de

las amplitudes de cada una de las ondas por separado. Cuando

se produce la superposición de las ondas, estas siguen

avanzando después del encuentro conservando sus propiedades

(Amplitud, frecuencia, longitud de onda.)

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Ondas Armónicas

De todos los movimientos ondulatorios el movimiento

ondulatorio armónico, u ondas armónicas, es de especial

importancia. Una onda es armónica cuando provoca en los

puntos del medio un movimiento oscilatorio armónico simple

(MAS). (Es un movimiento periódico, oscilatorio y vibratorio

en ausencia de fricción, producido por la acción de una

fuerza recuperadora que es directamente proporcional a la

posición pero en sentido opuesto).

Energía de onda

Una de las características más sobresalientes (y útiles) del

movimiento ondulatorio es que las ondas transportan energía

de un punto a otro sin que exista transporte de masa. Si laonda es armónica los puntos del medio oscilan con MAS y su

energía será la suma de la energía cinética y la potencial:

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2. Gráfica de las señales de entrada y salida con las que se

prueba la etapa de amplificación del transmisor de FM

Señal de entrada:

Amplitud pico a pico: 200mV

Frecuencia:2KHz

Periodo: 0.0005 s

Señal de salida:

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Amplitud pico a pico: 8V

Frecuencia: 2KHz

Periodo: 0.0005 s

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SEGUNDA ENTREGA: FÍSICA III

3. Interferencia

Una interferencia de onda se da cuando dos o más ondas se

superponen para formar una onda resultante de mayor o menor

amplitud, la interferencia se puede dar en cualquier tipo de

ondas, como sonido, luz, radio etc.

4. Distorsión

La distorsión es una perturbación de la señal en un sistema

de comunicaciones, la distorsión está dada por la falta de

las señales de frecuencias no aceptadas por el sistema de

comunicaciones.

Distorsiones de sonido

4.1.1.

Distorsiones originadas en el amplificador

Una onda senoidal tiene 3 parámetros: amplitud, frecuencia yfase. Además, cualquier onda se puede descomponer (porFourier) en una suma de varias ondas senoidales. Cuando la

señal que entra en un sistema es distinta de la que sale, sepuede hablar de distorsión en función de cuál sea elparámetro modificado.

Distorsión en frecuencia, que depende de la respuesta en

frecuencia del sistema. La diferente ganancia (diferenciade amplitud entre salida y entrada) a señales de distintasfrecuencias (o una misma señal compuesta de armónicos). Enaudio, los circuitos que realizan esta función son loscontroles de tono o ecualizadores.

Distorsión armónica de fase, que se produce por la

variación de la fase de una señal en relación a su

frecuencia. Esto hace que unos armónicos salgan condiferente fase que otros. El oído humano no es muysensible a la fase. Se puede utilizar si se tienen variosaltavoces para que parezca que el sonido viene de unorigen distinto.

Distorsión por intermodulación. Sucede cuando en presenciade dos o más tonos senoidales en la entrada se obtienen, ala salida, los tonos originales más otros tonos queresultan de la suma y la diferencia de sus frecuencias.

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Este efecto ocurre cuando las señales originales están endiferentes partes de la curva de transferencia delelemento amplificador, generalmente por ser de diferentesamplitudes. Un tono cae en una parte más lineal y el otroen una parte no lineal de la curva de transferencia. Este

defecto es aprovechado en los receptores superheterodinos,en los que se sintoniza la frecuencia diferencia entre la

señal de radio sintonizada y el oscilador local.

Existen varios métodos de medida. Uno de ellos, que cumplela norma "SMPTE standard RP120-1994", usa dos tonos de 70Hz y de 6 KHz, en una relación de amplitudes de 4:1(cuatro a uno).

Distorsión de cruce por cero. Este tipo de distorsión

ocurre únicamente en amplificadores clase B y clase AB

(aunque, en estos últimos, en menor proporción). En losamplificadores clase B existen dos transistorescomplementarios: mientras uno está activo (polarizado) elotro está apagado, y viceversa. Cuando la señal cruza por

cero, existe un tiempo en el cual ninguno de lostransistores está polarizado y la señal se distorsiona.

4.1.2. Distorsiones que ocurren fuera del amplificador

Distorsión Doppler. Cuando se utiliza un parlante de rango

extendido, o cuando en el reproductor no hay suficientesdivisiones del espectro de audio como para evitar esteefecto, ocurre el siguiente fenómeno: los sonidos gravesrequieren más potencia del equipo que los sonidos agudos.No es raro que una señal que demanda 50 W RMS de un equipode audio en bajas frecuencias requiera solamente 8 W en el

extremo alto. Un cono de un parlante que estéreproduciendo una nota baja actúa como un pistón y sedesplaza considerablemente hacia adelante y hacia atrás.Si simultáneamente se reproduce en el mismo parlante unanota bastante más aguda, será una parte menor del cono la

que vibre y la oscilación mecánica es mucho menor. Alestar esta señal más aguda "montada" sobre un pistón que

se desplaza hacia adelante y hacia atrás se produciráun efecto Doppler en el tono más agudo. El tono se elevarácuando el cono se acerque y será más bajo cuando se alejedel oyente.

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Distorsión de fase en el recinto. Los sonidos agudos

viajan más rápido que los graves en el aire. Si losreproductores están todos en un mismo plano y recibenseñales graves y agudas en fase, al oyente le llegará máspronto el sonido agudo que el grave.

Frecuencia mínima de la habitación. La nota más grave quees capaz de reproducir una habitación no tratadaacústicamente depende de sus dimensiones. Una sala deestar o living normal no baja de los 50 Hz. En una sala de

forma de paralelepípedo recto rectángulo (ortoedro) lafrecuencia mínima, aproximadamente, es la que tiene porlongitud de onda la tercera parte de la diagonal delparalelepípedo. Varía con la temperatura del ambiente ycon la ubicación del oyente. En psicoacústica se conoceque la escucha de los armónicos de un sonido grave ausente

hace que el cerebro restituya el sonido faltante. Por eso

un refuerzo en los sonidos de alrededor de 100 Hz hace queel equipo parezca tener más graves de los que da enrealidad. Pero esa forma de audición produce fatiga, yhasta dolores de cabeza en ciertos casos. Por este motivo,los graves son más plenos y naturales en teatros,cinematógrafos y salas de conciertos, debido a lasdimensiones mayores involucradas.

Ruido:

Se denomina ruido a toda señal no deseada que se mezcla con

la señal útil que se quiere transmitir. Es el resultado de

diversos tipos de perturbaciones que tiende a enmascarar la

información cuando se presenta en la banda de

frecuencias del espectro de la señal, es decir, dentro de

su ancho de banda.

Hay diferentes tipos de ruidos y son clasificados de acuerdo

a factores como el origen, el siguiente esquema muestra la

clasificación general de las clases de ruido eléctrico:

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El ruido eléctrico se define como las señales de origen eléctrico no deseas presente en la pasabanda útil de un circuito decomunicaciones.

Es aquel que está presente sin importar si hay una señal o no; está presente en la ausencia de cualquierseñal.

Es generado externamente a un circuito y se introduce al circuito.

También llamado electricidad estática. Es la energía eléctrica que ocurre naturalmente, seorigina dentro de la atmósfera de la tierra.

Este ruido es causado cuando un avión pasa a través de nieve o de la lluvia.

Se origina fuera de la atmósfera de la tierra, puede provenir de las galaxias o el sol.

Se genera directamente del calor del sol. Existen dos componentes del ruido solar: unacondición tranquila y alta intensidad.

Este ruido se genera de las estrellas que se encuentran distantes a la Tierra, por lo que, encomparación con el ruido solar la frecuencia es relativamente pequeña.

Es aquel ruido producido por el hombre a través de diferentes fuentes como conmutadores en losmotores de eléctricos, sistemas de ignición de automóviles, etc.

Es la interferencia eléctrica generada dentro de un dispositivo.

Se genera por la agitación térmica de los portadores de carga en equilibrio, lo que sucede conindependencia del voltaje. También llamado: ruido Browinano, Johnson, resistivo y ruido blanco.

Este ruido está asociado con la resistencia interna de la base, el emisor y el colectorde un transmisor.

Este ruido es causado por la llegada aleatoria de portadoras (huecos y electrones) en el elemento desalida de un dispositivo electrónico. Llamada también, algunas veces, ruido de transistor.

Hace referencia a las modificaciones que tiene una corriente portadora conforme pasadesde la entrada hasta la salida de un dispositivo.

Este ruido se encuentra en los transistores y es directamente proporcional a la corriente del emisor yla temperatura de junta (o unión) e inversamente proporcional a la frecuencia.

Es una energía eléctrica no deseada que está presente como un resultado directo de la señal, tales comodistorsiones armónicas y de intermodulación.

También llamada distorsión de amplitud, son los múltiplos no deseados de la onda seno de frecuenciasimple que se crean cuando la onda seno se amplifica en un dispositivo lineal.

Es la energía generada por las sumas y las diferencias creadas por la amplificación de dos o más

frecuencias en un amplificador no lineal.

Ruido eléctrico

1. Ruido no correlacionado

1.1. Ruido externo

1.1.1. Ruido atmosférico

1.1.1.1. Ruido de precipitación

1.1.2. Ruido extraterrestre

1.1.2.1. Ruido solar

1.1.2.2. Ruido cósmico

1.1.3. Ruido industrial

1.2. Ruido interno

1.2.1. Ruido térmico

1.2.1.1. Ruido de resistencia

1.2.2. Ruido térmico

1.2.3. Ruido de tiempo de tránsito

1.2.4. Ruido excesivo

2. Ruido correlacionado

2.1. Distorsión armónica

2.2. Ruido de intermodulación

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5. Cualidades del sonido

El tiempo: es el tiempo máximo de permanencia de la

vibración, está muchas veces limitado por las

características de producción de sonido del instrumento

musical. Generalmente, los instrumentos electrónicos notienen este tipo de limitaciones, y siempre que el timbre

del instrumento que produzcan no tenga como característica

una pronta extinción, la duración de los sonidos puede ser

todo lo larga que se desee.

El tono: está relacionado con la frecuencia y es la

cualidad que nos permite clasificar los sonidos en agudos

(frecuencias altas) o graves (frecuencias bajas); a mayores

vibraciones por segundo, el sonido es más agudo y cuantas

menos vibraciones por segundo hayan el sonido es más grave.

El oído humano sólo es capaz de apreciar sonidos con

frecuencias comprendidas entre 20 y 20 000 Hz. Por debajo

del límite inferior están los llamados infrasonidos y por

encima los ultrasonidos.

La intensidad o volumen: Permite diferenciar que tan fuerte

o que tan débil es el sonido. Está contemplado por la

energía de la onda. Los sonidos que percibimos deben de

estar entre 0dB y 140dB que es el umbral auditivo y el

umbral del dolor respectivamente.

El timbre: El timbre es la cualidad que tiene el sonido

para identificar su fuente sonora, cada material vibra de

una forma diferente por lo que provoca una onda sonora que

lo identifica.

6. Velocidad del sonido

La velocidad a la que viaja una onda sonora (como cualquier

onda) depende de las características del medio en el cual

se propaga. En general, cuanto más rígido sea el medio másrápidamente se propagarán las ondas. Así el sonido viaja

con mayor velocidad en los sólidos que en los líquidos, y

en estos más rápido que en los gases (ver tabla 1).

MEDIO TEMPERATURA (°C) VELOCIDAD (m/s)

Aire 0 331.7

Aire 15 340

Oxígeno 0 317

Agua 15 1450

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Acero 20 5130

Caucho 0 54

Aluminio 0 5100

Tabla 1. Velocidad del sonido en diferentes medios

La velocidad en cualquier gas se calcula a través de

la siguiente fórmula:

√ Donde k es la constante para cada gas.

Para el caso del aire, la velocidad también depende de

la temperatura y se calcula con la siguiente fórmula:

Donde T es la temperatura en grados centígrados del

aire.

7. Instrumentos para medir la calidad del sonido

Sonómetro: con este dispositivo se mide el nivel de presión

sonora en dB.

Analizador de frecuencias: es un analizador que estudia al

mismo tiempo todas las bandas de frecuencia que se desean

saber.

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Dosímetro: es un sonómetro más pequeño que permite calcular

el ruido total.

Calibrador acústico: Es un instrumento utilizado para

calibrar la medida que da un sonómetro.

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8. Señales de prueba para la etapa de modulación

A continuación se presentan las señales con las que se

prueba la etapa de modulación. En estas pruebas son

utilizadas señales periódicas entregadas por el generador

de funciones. Para ver las señales cuando es probado elcircuito con el micrófono (señal no periódica) diríjase a

segunda entrega correspondiente a la materia de Teoría de

la Información

Señal de entrada de prueba generada por el osciloscopio:

Amplitud: 1000mV

Frecuencia: 2kHz

Periodo=

=

Señal portadora de salida entregada por el circuito tanque

con la anterior señal de entrada:

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Periodo: =

Amplitud: 4x100mV = 400mV

Frecuencia:

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MONTAJE EN BAQUELA Y TRANSMISOR FM TERMINADO

Al esquema del circuito que se mostró anteriormente, se le

realizaron algunas modificaciones para implementar dos

servicios adicionales en el transmisor. El primero es la

opción de conectar un jack o plug hembra de sonido altransmisor. Para esto se utilizó una resistencia de acople

de 100 Ω después de realizar varias pruebas y comprobar

cual valor de resistividad era el que mejor se ajustaba.

Para que el transmisor funcionara tanto con el jack como

con el micrófono se implementó un interruptor para

seleccionar de qué forma se ingresaba sonido al circuito.

Para la conexión de este interruptor se realizaron pruebas

de continuidad para corroborar la manera idónea de

enlazarlo al resto de dispositivos.

Conexión del interruptor de 3 posiciones en la protoboard

Después de realizadas las pruebas de funcionamiento en la

protoboard, el circuito completo fue montado en baquela

teniendo en cuenta las normas y recomendaciones al momento

de soldar.

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Soldadura y montaje del circuito en baquela

Luego del montaje en baquela se revisó nuevamente el

funcionamiento del transmisor y se realizaron los ajustesnecesarios (se modificó el largo de la bobina y el valor

del condensador variable).

El circuito fue ubicado en una caja de acrílico

transparente para facilitar su manipulación; además se

conectaron estratégicamente tanto el interruptor como las

conexiones para el jack y el micrófono.

Transmisor FM acondicionado en caja de acrílico

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APLICACIÓN Y CREATIVIDAD

1. Probar audible de continuidad con opción de transmisión

FM

La idea consiste en realizar un probador audible decontinuidad que pueda, además, ser conectado al transmisor

para emitir el sonido respectivo cuando se prueba algunos

dispositivos o elementos electrónicos.

Diagrama esquemático y lista de materiales del circuito

original del probador audible de continuidad

Primero se realizó el montaje del circuito en protoboard y

se probó la funcionalidad. Luego se conectó un jack macho

al circuito al igual que un interruptor para seleccionar

entre el parlante y el jack como opción para el envío de

los sonidos cuando efectivamente hubiese continuidad.

2. Alarma contra ladrones con opción de transmisión FM

La alarma funciona con un suiche normalmente abierto y otro

normalmente cerrado. Cuando estos interruptores son

activados la alarma se enciende y sigue sonando, inclusive

si los interruptores regresan a su posición original.

Conectado al transmisor este circuito evita la necesidad de

estar muy cerca a la alarma para poder oírla ya que el

sonido se puede escuchar en un radio.

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Diagrama esquemático y lista de materiales del circuito

original de la alarma contra ladrones.

Este circuito fue montado primero en protoboard y se anexó

un interruptor de apagado y encendido para efectos

prácticos de prueba.

Montaje en protoboard del probador de continuidad y la

alarma contra ladrones.

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Montaje en baquela del probador de continuidad y la alarma

contra ladrones

Realización del gabinete para acondicionar la alarma y el

probador de continuidad

Prueba de funcionamiento con el transmisor

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CONLUSIONES

- La realización del transmisor permitió observar un

proceso real de modulación FM a través de la identificación

de los componentes que conforman el circuito y el papel que

juegan en el proceso de amplificación, modulación o acople.

- La integración de las temáticas de las diferentes

materias permitió comprobar la importancia de cada uno de

los elementos que deben tenerse en cuenta para la

realización de este proyecto, desde los elementos más

teóricos hasta los más prácticos.

- El trabajo de la aplicación y la creatividad motivó en

gran medida la investigación y permitió, además, ver el

proyecto como un producto funcional y verdaderamente útil.

- A raíz del conocimiento adquirido en el montaje de los

componentes electrónicos tanto en protoboard como en

baquela se generó un importante interés hacia la

investigación del funcionamiento de muchos otros

dispositivos.

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Lista de referencias

- Cromer, A. (1996). Física para las Ciencias de la

Vida. Barcelona: Editorial Reverté.

- Floyd, T. (2008). Dispositivos electrónicos. (8va

Ed.). México: Pearson Educación.

- González, F. & Rojas, W. (1988). Curso de electrónica

aplicada. Unidad 1. Bogotá: CEKIT S.A.

- Keen, D. Circuito tanque. Recuperado el 05 de mayo de

http://www.ehowenespanol.com/circuito-tanque-

sobre_152998/

- Tomasi, W. (2003). Sistemas de Comunicaciones

Electrónicas. (4ta. Ed.) México: Pearson Educación.

- Urrego, J. Velocidad del sonido. Recuperado el 13 de

mayo del 2013 de

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujo

degases/velocidaddelsonido/velocidadsonido.html

- (2013). Características de una onda. Recuperado el 31

de marzo del 2013 de

http://www.estudiodegrabacion.es/tecnico_de_sonido/grabacion-en-estudio/el-sonido/caracteristicas-de-una-

onda.

- (2009). Superposición de ondas. Recuperado el 30 de

marzo de

http://fisica1m.blogspot.com/2009/07/superposicion-de-

ondas.html

- Las ondas y sus características. Recuperado el 31 demarzo del 2013 de

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/docume

nt/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasCaract/ond

as-Caract_indice.htm#tipos

- Transmisor FM. Recuperado el 5 de abril del 2013 de

ngetelecomfileswordpresscom2000informedoc

- (2010). Transmisión de Modulación Angular. Recuperado

el 31 de marzo del 2013 de

Page 50: Diseño y Creación de Transmisor FM

7/21/2019 Diseño y Creación de Transmisor FM

http://slidepdf.com/reader/full/diseno-y-creacion-de-transmisor-fm 50/50

http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/electronica/Elect

ronicaAplicadaIII/Aplicada/Cap07FMTransmisores.pdf

- Instrumentos de medida. Recuperado el 13 de mayo del

2013 de

http://www.ehu.es/acustica/espanol/ruido/inmes/inmes.html