lic.- ingenierÍa electrÓnica royecto de …148.206.53.84/tesiuami/uami13171.pdf · autÓmata...

16 – JUNIO -2005

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA

DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS E INGENIERÍA

LIC.- INGENIERÍA ELECTRÓNICA PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

AUTÓMATA CONTROLADO MEDIANTE UN MICROCONTROLADOR POR

RADIOFRECUENCIA

(COMUNICACIÓN DEL AUTÓMATA POR MEDIO DE TONOS Y RADIOFRECUENCIA)

ASESOR.- Fausto Casco Sánchez

ALUMNO.- Daniel Garay Maya

- 1 -PROYECTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

COMUNICACIÓN DEL AUTÓMATA POR MEDIO DE TONOS Y RADIOFRECUENCIA

CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN

1.0 Modulación digital por llaveo en frecuencia (FSK) 1.1 El C.I. XR2207 1.2 El C.I. LM386 1.3 El C.I. LM567 1.4 El Optoacoplador 4N25 1.5 El C.I. Inversor 7404 1.6 Comunicación por Radiofrecuencia

2 ETAPA DE TRANSMISIÓN

2.0 El C.I. XR2207 como generador de 4 frecuencias (tonos) distintas 2.1 El C.I. LM386 como amplificador de corriente 2.2 Transmisor FM

3 ETAPA RECEPTORA

3.0 Sintonizador FM 3.1 El C.I. LM567 como decodificador de tonos 3.2 El Optoacoplador 4N25 3.3 El C.I. Inversor 7404

4 CONCLUSIONES 5 REFERENCIAS



1 INTRODUCCIÓN 1.0 MODULACIÓN DIGITAL POR LLAVEO EN FRECUENCIA (FSK) En la modulación FSK, la frecuencia instantánea de la señal portadora se conmuta entre dos valores en respuesta a la señal digital binaria. Esto sugiere que se puede considerar a la señal FSK como si estuviera compuesta de dos señales ASK con diferentes frecuencias portadoras como se muestra en la figura 1.1 Por tanto , para transmitir cualquiera de los símbolos binarios, se elige entre las dos señales:

φ1 = Α senωοt 0<t<T …[1] 0 en otro caso φ2 = Α senωοt 0<t<T …[2] 0 en otro caso

Figura 1.1 Descomposición de FSK en dos señales ASK

Este tipo de modulación se usa en módems (moduladores demoduladores) para transmisión de datos (por lo general a 1200 bits/seg). Para completar la función del modem, el demodulador FSK convierte la portadora en niveles lógicos de voltaje en función de la frecuencia: En la figura 1.2 muestra la generación de llaveo en frecuencia:

Figura 1.2 Generación de llaveo en frecuencia



Para la generación de una señal FSK se modula binariamente a la portadora. Se muestra el efecto en la figura 1.3 Donde vemos que para el caso de banda angosta el ancho de banda para la transmisión es la del doble de la de los pulsos; es decir prácticamente: 2(ωc - π/qTm).

Figura 1.3 Figura 1.4

En la figura 1.4 se muestra otro ejemplo de generación de una señal FSK, donde se muestran los datos de entrada y la salida senoidal del VCO (señal FSK), se puede decir que esta señal se compone de dos distintas frecuencias f0 y f1. Esta señal se generó con el circuito integrado XR2206 A continuación se muestra como generar una señal FSK por medio del programa MatLab: Para la modulación FSK introducimos la señal moduladora en un VCO. El comando del toolbox x=vco(f,frec,kf) genera la señal cos[2*pi(frec*t+kf INT f(t)dt)].

>> start; b=[1 0 1 0 1]; f=wave_gen(b,'polar_nrz'); >> x=vco(f,6000,2000); % aquí se hace la modulación FSK >> subplot(211), waveplot(f); >> subplot(212), waveplot(x);



1.1 El C.I. XR2207

Descripción

El XR2207 es un circuito integrado oscilador controlado por voltaje (VCO) que ofrece estabilidad excelente de la frecuencia y un extenso rango de afinación en esta frecuencia. El circuito proporciona salidas simultáneas de la onda triangular y de onda cuadrada sobre un rango de frecuencia de 0.01Hz a 1MHz. Se satisface idealmente para FM, FSK, y generación de tonos. En el XR2207 la frecuencia del oscilador se puede barrer linealmente sobre un rango de 1000:1 con un voltaje externo de control; El ciclo de salida de la onda triangular y de la onda cuadrada se puede variar a partir de 0.1% a 99.9% para generar formas de onda estables del pulso y del diente de sierra.

Características

• Estabilidad de temperatura excelente • Barrido lineal de la frecuencia • Ciclo ajustable de las ondas (0.1% a 99.9%) • Capacidad de FSK de dos o cuatro niveles • Rango de barrido (1000:1 mínimo) • Niveles lógicos de entrada y salida compatibles • Rango de voltaje de alimentación (4 Volts a 13 Volts) • Sensibilidad baja de la alimentación • Rango de frecuencia (0.01Hz a 1MHz) • Salidas de onda triangular y onda cuadrada

Aplicaciones

• Generación de FSK • Conversión de voltaje a frecuencia • Estabilidad de phase-locked loop • Generación de la forma de onda - Triángulo, Diente de Sierra, Pulso, Cuadrada • FM y generación del barrido

En la figura 1.5 se muestra al Circuito Integrado XR2207 con sus respectivos pines.

Figura 1.5



En la figura 1.6 se muestra el diagrama a bloques del XR2207

Figura 1.6

En esta figura se muestra un VCO, cuatro interruptores que son controlados por las entradas binarias, y dos amplificadores más para la onda triangular y el rendimiento de la onda cuadrada. En la figura 1.7 se muestra el diagrama esquemático equivalente del XR2207.

Figura 1.7

En este diagrama se muestra el circuito integrado en mayor detalle, el VCO es una corriente de emisor que controló el multivibrador, su oscilación es inversamente proporcional al valor de capacitor en los pines 2 y 3, y directamente proporcional a la corriente de entrada, esta corriente es determinada por las resistencias que se conectan a los pines 4, 5, 6, y 7. Los niveles lógicos que se aplican en los pines 8 y 9 ( “00” , “01” , “10” , “11” ) Dan como resultado cuatro frecuencias de oscilación de diferente valor.



El rendimiento de la onda triangular tiene una impedancia baja, mientras que el rendimiento de la onda cuadrada es de colector abierto. 1.2 El C.I. LM386

Descripción

El LM 386 es un amplificador de potencia para el uso en aplicaciones de bajo voltaje, la ganancia internamente es de 20, pero la suma de una resistencia externa con un capacitor entre los pines 1 y 8 aumentaran la ganancia a cualquier valor de entre 20 y 200. Este LM386 es ideal para el uso de un funcionamiento de batería ya que la potencia es de 24 mWatts al ser operado por un voltaje de 6 Volts.

Características

• Funcionamiento de batería • Partes externas mínimas • Voltaje de alimentación de: 4 Volts a 12 Volts, y 5 Volts a 18 Volts • Ocupa poca corriente: 4 mAmperes • Voltaje de ganancia en un rango de 20 a 200 • Distorsión baja: 0.2% • Contiene 8 pines

Aplicaciones

• Amplificador de AM y FM radio • Intercomunicadores • Conductores de línea • Conversores de potencia • Conductores de ultrasonido

En la figura 1.8 se muestra el diagrama esquemático equivalente.

Figura 1.8



1.3 El C.I. LM567

Descripción

El LM567 es un decodificador de tonos de propósitos generales, diseñado para proporcionar un interruptor como transistor saturado conectado a tierra cuando una señal de entrada esta presente en el pasa banda. El circuito consiste de un detector manejado por un oscilador controlado por voltaje, este oscilador determina la frecuencia de centro del decodificador, los componentes externos dan una frecuencia que es independiente de la frecuencia de centro, ancho de banda y retraso de rendimiento.

Características

• Rango de frecuencia con una resistencia externa de: 20 a 1 • Salida TTL con capacidad de 100 mAmperes • Ancho de banda ajustable de: 0 a 14% • Rechazo alto en la salida de ruido • Inmunidad a señales falsas • Frecuencia de centro muy estable • Centro de frecuencia ajustable de: 0.01 Hz. a 500 KHz.

Aplicaciones

• Decodificación de tono • Oscilador de precisión • Frecuencia de monitoreo y control • Banda ancha de demodulación de FSK • Compaginación de las comunicaciones con los decodificadores

La figura 1.9 y 1.10 muestran los diagramas de bloques y el diagrama esquemático respectivamente.

Figura 1.9



Figura 1.10

1.4 EL OPTOACOPLADOR 4N25

Descripción

El optoacoplador 4N25 es un optoacoplador de propósito general, consiste de un infrarrojo de arseniuro de galio, éste lo emite un diodo que maneja un fototransistor de silicio en el pin 6.

Aplicaciones

• Regulador de potencia • Entradas lógicas digitales • Entradas de µprocesador

La figura 1.11 muestra el diagrama del 4N25.

Figura 1.11



1.5 EL C.I. INVERSOR 7404

Descripción

Este dispositivo contiene 6 inversores independientes, cada uno de estos inversores realiza la función de lógica invertida. El suministro de voltaje de este dispositivo es de 7 Volts, y un voltaje de entrada de 5.5 Volts.

La figura 1.12 muestra el diagrama interno del 7404.

Figura 1.12

1.6 COMUNICACIÓN POR RADIOFRECUENCIA

Radio, sistema de comunicación mediante ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio. Debido a sus características variables, se utilizan ondas radiofónicas de diferente longitud para distintos fines; por lo general se identifican mediante su frecuencia. Las ondas más cortas poseen una frecuencia (número de ciclos por segundo) más alta; las ondas más largas tienen una frecuencia más baja (menos ciclos por segundo). Las ondas de radio se utilizan no sólo en la radiodifusión, sino también en la telegrafía inalámbrica, la transmisión por teléfono, la televisión, el radar, los sistemas de navegación y la comunicación espacial. En la atmósfera, las características físicas del aire ocasionan pequeñas variaciones en el movimiento ondulatorio, que originan errores en los sistemas de comunicación radiofónica como el radar. Además, las tormentas o las perturbaciones eléctricas provocan fenómenos anormales en la propagación de las ondas de radio. Los sistemas normales de radiocomunicación constan de dos componentes básicos, el transmisor y el receptor. El primero genera oscilaciones eléctricas con una frecuencia de radio denominada frecuencia portadora. Se puede amplificar la amplitud o la propia frecuencia para variar la onda portadora. Una señal modulada en amplitud se compone de la frecuencia portadora y dos bandas laterales producto de la modulación. La frecuencia modulada (FM) produce más de un par de bandas laterales para cada frecuencia de modulación, gracias a lo cual son posibles las complejas variaciones que se emiten en forma de voz o cualquier otro sonido en la radiodifusión, y en las alteraciones de luz y oscuridad en las emisiones televisivas. En cuanto a la transmisión, la modulación de la



portadora para que pueda transportar impulsos se puede efectuar a nivel bajo o alto. En el primer caso, la señal de frecuencia audio del micrófono, con una amplificación pequeña o nula, sirve para modular la salida del oscilador y la frecuencia modulada de la portadora se amplifica antes de conducirla a la antena; en el segundo caso, las oscilaciones de radiofrecuencia y la señal de frecuencia audio se amplifican de forma independiente y la modulación se efectúa justo antes de transmitir las oscilaciones a la antena. La señal se puede superponer a la portadora mediante modulación de frecuencia (FM) o de amplitud (AM). En la FM, la frecuencia de la onda portadora se varía dentro de un rango establecido a un ritmo equivalente a la frecuencia de una señal sonora. Esta forma de modulación, desarrollada en la década de 1930, presenta la ventaja de generar señales relativamente limpias de ruidos e interferencias procedentes de fuentes tales como los sistemas de encendido de los automóviles o las tormentas, que afectan en gran medida a las señales AM. Por tanto, la radiodifusión FM se efectúa en bandas de alta frecuencia (88 a 108 MHz), aptas para señales grandes pero con alcance de recepción limitado. En cuanto a la recepción, muchos receptores modernos de radio son de tipo superheterodino, en el que un oscilador genera una onda de radiofrecuencia que se mezcla con la onda entrante, produciendo así una onda de frecuencia menor; esta última se denomina frecuencia media. Para sintonizar el receptor a las distintas frecuencias se modifica la frecuencia de las oscilaciones, pero la media siempre permanece fija (en 455 kHz para la mayoría de los receptores de AM y en 10.7 MHz para los de FM). El oscilador se sintoniza modificando la capacidad del condensador en su circuito oscilador; el circuito de la antena se sintoniza de forma similar mediante un condensador. En todos los receptores hay una o más etapas de amplificación de frecuencia media; además, puede haber una o más etapas de amplificación de radiofrecuencia. En la etapa de frecuencia media se suelen incluir circuitos auxiliares, como el control automático de volumen, que funciona rectificando parte de la salida de un circuito de amplificación y alimentando con ella al elemento de control del mismo circuito o de otro anterior. El detector, denominado a menudo segundo detector (el primero es el mezclador), suele ser un simple diodo que actúa de rectificador y produce una señal de frecuencia audio. Las ondas FM se demodulan o detectan mediante circuitos que reciben el nombre de discriminadores o radiodetectores; transforman las variaciones de la frecuencia en diferentes amplitudes de la señal. En cuanto a la distorsión en las transmisiones de radio a menudo se introduce una forma de distorsión de amplitud al aumentar la intensidad relativa de las frecuencias más altas de audio. En el receptor aparece un factor equivalente de atenuación de alta frecuencia. El efecto conjunto de estas dos formas de distorsión es una reducción del ruido de fondo o estático en el receptor. Muchos receptores van equipados con controles de tono ajustables por el usuario, de forma que la amplificación de las frecuencias altas y bajas se pueda adaptar a gusto del oyente. Otra fuente de distorsión es la modulación transversal, la transferencia de señales de un circuito a otro por culpa de un apantallamiento defectuoso. La distorsión armónica ocasionada por la transferencia no lineal de señales a través de las etapas de amplificación puede reducirse notablemente utilizando circuitería de realimentación negativa, que anula gran parte de la distorsión generada en las etapas de amplificación.



La modulación en amplitud es solo un medio de modular la portadora de radiofrecuencia (R.F.). La modulación en frecuencia (F.M.) y la modulación en fase son otros de los medios utilizados. Para comprender el funcionamiento del receptor de F.M. se deben conocer los principios fundamentales. En la modulación de frecuencia la señal moduladora hace que varíe la frecuencia de un oscilador de radiofrecuencia a cada lado de su frecuencia no modulada o de reposo. La amplitud de la señal de radiofrecuencia se mantiene constante. En la figura 1.13 se muestra la relación entre la portadora no modulada de R.F. (a), la señal moduladora (b), y la portadora resultante de F.M. (c).

Figura 1.13

Una variación de la frecuencia se traduce en una variación del período, o sea, del tiempo de cada ciclo. Así en la figura a) cada ciclo de R.F. tiene el mismo período y por consiguiente ocupa la misma distancia en el eje horizontal de tiempos. En la figura c) está representado un aumento de la frecuencia por la aglomeración de la señal de R.F. a lo largo del eje horizontal. Una disminución de la frecuencia está representada por una expansión de la señal de R.F. a lo largo del eje de tiempos (horizontal). Obsérvese que las crestas de la señal moduladora producen la mayor variación de la frecuencia, separándose de la frecuencia de reposo o frecuencia inicial. La cresta positiva hace que la frecuencia portadora aumente hasta el máximo, mientras que la cresta negativa hace que la frecuencia portadora disminuya la misma cantidad pero entonces la frecuencia será mínima. La figura c) muestra los efectos sobre la portadora de R.F. de la señal moduladora como sigue: Durante el primer cuarto de ciclo de la señal moduladora, la portadora varía desde la frecuencia de reposo hasta la frecuencia máxima. Durante el segundo cuarto de ciclo, la señal de R.F. pasa del máximo al valor de reposo. Durante el tercer cuarto de ciclo (iniciación de la alternancia negativa), la frecuencia portadora disminuye desde su valor de reposo hasta su valor mínimo. Y durante el cuarto cuarto de ciclo la frecuencia portadora aumenta desde el mínimo hasta el valor de reposo. El siguiente ciclo de modulación hace que la portadora experimente las mismas variaciones de frecuencias de la misma manera. Se sabe que el máximo nivel de sonido corresponde a los componentes de B.F. de la palabra y la música, y el mínimo nivel de sonido a los componentes de alta frecuencia.



Así pues en el transmisor el nivel de los componentes de alta frecuencia de sonido es reforzado por una red preacentuadora incluida en los amplificadores previos a la transmisión. En el receptor el aumento artificial del nivel de los componentes de alta frecuencia de la señal de sonido es eliminada por la red de desacentuación que está incorporada en la salida del receptor de F.M. La red desacentuadora atenúa las altas frecuencias en la misma proporción que fueron aumentadas en el transmisor. La red de acentuación es un filtro paso alto con una constante de tiempo de 75 y la red de desacentuación es un filtro paso bajo con la misma constante de tiempo.

Hay otras dos diferencias entre un receptor A.M. y uno de F.M. que conciernen al margen de frecuencias de F.M. (figura 1.14). La banda de F.M. está limitada al espectro de frecuencias comprendidas entre 88 y 108 MHz. Las anchuras de banda están limitadas a 150 KHz con bandas de seguridad de 25 KHz en ambos extremos, los canales hacen un total de 200 KHz en comparación con los 10 KHz asignados en las estaciones de A.M. en la banda de radio difusión. La frecuencia intermedia ha sido normalizada a 10.7 MHz aunque el ancho de banda de paso de los circuitos sintonizados de frecuencia intermedia y radiofrecuencia es 20 veces mayor que el de los circuitos equivalentes de A.M., el porcentaje de estas anchuras de bandas es casi el mismo, así el 2 % aproximadamente de 10.7 MHz da como resultado 200 KHz que es el ancho de banda de F.M.

Figura 1.14



2 ETAPA DE TRANSMISIÓN 2.0 EL C.I. XR2207 COMO GENERADOR DE 4 FRECUENCIAS (TONOS) DISTINTAS En esta etapa primeramente se analizó con las hojas de datos del manual de EXAR al circuito integrado XR2207 con la finalidad de crear cuatro tonos distintos por medio de este mismo integrado, el análisis y el circuito empleado es el que se muestra a continuación.

Figura 2.1 En la tabla anterior se muestran los niveles lógicos, los pines y las frecuencias que se obtienen, donde: f1 = 1/R3C f2 = 1/R2C ∆f1 = 1/R4C ∆f2 = 1/R1C y la frecuencia normal de operación es: f1 = 1/R3C Niveles lógicos: “ 0 ” = Tierra “ 1 ” ≥ 3 Volts R1, R2, R3, y R4 deben de tener un valor del rango de 2KΩ a 2MΩ, RL se recomienda que tenga un valor de un rango de 1KΩ a 100KΩ, C un valor del rango de 100pf a 100µf. Y el CB tiene un valor de 1µf. Para este caso en el XR2207 es designado el valor deVcc = 9 Volts para su optima operación. Se puede decir que con esta configuración del circuito se esta generando una variante de señal FSK ya que estamos generando cuatro frecuencias distintas (como se muestra en la tabla), el criterio que se utilizo para generar los valores de las cuatro frecuencias fue que estas no estuvieran muy cercanas para poder distinguir los diferentes tonos y que no hubiera interferencia entre ellas, tomando en cuenta que los valores de R1, R2, R3, R4, y C

NIVEL LÓGICO

SELECCIÓN DE PINES FRECUENCIA

A B

0 0 6 f1

0 1 6 y 7 f1+∆f1

1 0 5 f2

1 1 4 y 5 f2+∆f2



fueran comerciales para facilitar el armado del circuito, estos valores fueron los que a continuación se muestran: R1=10KΩ R2=4.7KΩ R3=2.2KΩ R4=4.7KΩ RL=1KΩ y C= .1µf Dando como resultado: f1 = 4.54545 KHz. f2 = 2.12765 KHz. ∆f1 = 2.12765 KHz. ∆f2 = 1.00 KHz. En la siguiente tabla se muestran los datos teóricos y prácticos de este circuito. FRECUENCIA (KHz.)

A B Teórica Práctica Volt pp

0 0 f1 4.5454 4.0322 4,96

0 1 f1+ ∆f1 6.6731 5.8928 4,96

1 0 f2 2.12765 1.8182 4,96

1 1 f2+∆f2 3.12765 2.6666 4,96 Las siguientes imágenes comprueban estos datos prácticos que se consiguieron.

Para “00” Para “01”

Para “10” Para “11”



La siguiente imagen muestra el circuito armado físicamente.

2.1 EL C.I. LM386 COMO AMPLIFICADOR DE CORRIENTE Para este circuito se uso el circuito integrado LM386, un capacitor de 220µf a 63 Volts, un potenciómetro de precisión de 10KΩ, y un altoparlante (8 Ω). Con esto se realizó un amplificador de potencia con una ganancia de 20. El circuito que se utilizó es el que se muestra en la figura 2.2

Figura 2.2

Este circuito es diseñado principalmente para amplificación de bajo voltaje. Excita directamente un altoparlante de 8 Ω. La ganancia esta fija en 20, pero puede aumentarse a cualquier valor hasta 200 (depende del diseño). A este circuito que se muestra en la figura 2.2 se le aplicó en la entrada la señal de la salida del XR2207, que es el pin 14 (onda triangular), con esto se logró amplificar la corriente y se consiguió mas potencia consiguiendo que se escucharan con claridad los cuatro diferentes tonos, cabe señalar que cada uno de estos cuatro tonos se escuchaban con una notable y clara diferencia.



A continuación se muestra la imagen de este circuito armado físicamente.

En la figura 2.3 se muestra el circuito completo del generador de tonos (XR2207) con el circuito amplificador de potencia (LM386).

Figura 2.3

2.2 TRANSMISOR FM Para la transmisión en radiofrecuencia se escogió utilizar la transmisión FM, con esta transmisión se lograron transmitir los cuatro tonos diferentes, para esto se utilizo un circuito Transmisor-Receptor de un auricular ya que éste era un teléfono inalámbrico, esta radiofrecuencia es de 900 MHz. Las imágenes siguientes muestran este circuito por los dos lados Transmisor-Receptor FM.



Este circuito se conectó a la salida del circuito amplificador de potencia (LM386) en lugar del altoparlante que ya se mencionó anteriormente. Con esto se transmitieron a 900 MHz los cuatro tonos diferentes, esto se comprueba mas adelante en la etapa de recepción. La figura 2.4 muestra como queda finalmente la etapa de transmisión.

Figura 2.4

Esta es la imagen de cómo quedó la etapa completa de transmisión.



3 ETAPA RECEPTORA 3.0 SINTONIZADOR FM Para este circuito se utilizó de igual manera un Transmisor-Receptor, pero ahora el de la base del auricular, este circuito solo se utilizó en su manera de receptor, ya que no se necesitaba que la base transmitiera algún dato o tono, este circuito ya esta muy bien sintonizado para la transmisión del auricular (900 MHz.) y es idéntico al circuito del auricular (los dos son Transmisor-Receptor). Esta base del auricular, así como el circuito Transmisor-Receptor de esta misma base se alimento con un voltaje de 12 Volts DC. Con este circuito se lograron recibir los cuatro tonos distintos a una distancia de aproximadamente 100 metros. Esto se comprueba mas adelante con el circuito detector de tonos (LM567). 3.1 EL C.I. LM567 COMO DECODIFICADOR DE TONOS Este circuito integrado se utilizó en este proyecto para la decodificación de los cuatro tonos ya transmitidos y recibidos por los circuitos ya mencionados, la configuración de este circuito contiene a cuatro LM567 con sus respectivos componentes cada uno de ellos, ya que para cada tono se utilizó un circuito integrado LM567. En la figura 3.1 se muestra la configuración que se utilizó en esta etapa de la decodificación de los tonos.

Figura 3.1



Para este circuito se utilizaron potenciómetros de precisión para una mejor entonación de los tonos, estos potenciómetros se entonaron en distintos valores debido a los cuatro tonos o frecuencias distintas, esto se aprecia en la figura 3.1 donde cada LM567 tiene un valor de potenciómetro distinto, este valor es el que se registró teórica y prácticamente, cabe señalar que casi fueron exactos estos valores (teóricos y prácticos). El LM567 puede ajustarse para detectar cualquier entrada entre 0.01 Hz y 500KHz. Con la siguiente ecuación se calcularon los valores de los potenciómetros. F0 = 1.1/RC donde F0 = Frecuencia que entra al circuito R = Resistencia variable (Potenciómetro) C = Capacitor del pin 6 La salida de cada LM567 es TTL, y se activa en bajo cuando la frecuencia de entrada es igual a la frecuencia central del circuito integrado. Esta frecuencia se ajusta mediante el potenciómetro y el capacitor de sincronía C. Este capacitor se fijó en cada uno de los LM567 en C = .1µf Como ya se saben las cuatro frecuencias que van a entrar al circuito, de ahí se calculo el valor de las cuatro resistencias variables obteniendo los resultados esperados (cada LM567 se activa en bajo dependiendo de cada tono). La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos.

R1 = 1.1 / (4.0322 KHz)(.1 µf) = 2.7 KΩ R2 = 1.1 / (5.8928 KHz)(.1 µf) = 1.8 KΩ R3 = 1.1 / (1.8182 KHz)(.1 µf) = 6.0 KΩ R4 = 1.1 / (2.6666 KHz)(.1 µf) = 4.1 KΩ

Estas son las imágenes del circuito armado físicamente.

F0 (Tono en KHz)

Potenciómetro (KΩ)

Salida (Volts)

4.0322 2.7 0.033 5.8928 1.8 0.033 1.8182 6 0.033 2.6666 4.1 0.033



Como se aprecia en la tabla anterior la salida del LM567 es muy pequeña cuando este circuito ha detectado el tono, y cuando éste no se detecta (salida activa en alto) el voltaje también es del orden de 200 mVolts. Este problema se soluciona mas adelante. Este circuito con los cuatro LM567 se alimentó con un voltaje de 5 Volts DC. 3.2 EL OPTOACOPLADOR 4N25 Este optoacoplador 4N25 se utilizó para restablecer la salida del circuito anterior (activa en alto o activa en bajo), con este optoacoplador, la salida de éste nos da 0 Volts (“ 0 ”) cuando el tono es detectado, y nos da 5 Volts (“ 1 ”) cuando el tono no es detectado debido a que el circuito con los LM567 manejan lógica invertida. Se utilizaron cuatro optoacopladores 4N25, uno para cada salida de los LM567, la configuración de cada optoacoplador se muestra en la figura 3.2

Figura 3.2 3.3 EL C.I. INVERSOR 7404 Este circuito integrado inversor nos sirvió para invertir las salidas de los optoacopladores, ya que desde los LM567 teníamos lógica invertida, con esto, ahora cuando se detecta un tono, en la salida tenemos 5 Volts DC (“ 1 “), y mientras no se detecta ningún tono en la salida tenemos 0 Volts DC (“ 0 “). La figura 3.3 muestra este circuito inversor 7404.

Figura 3.3



El circuito completo del receptor es el que se muestra en la figura 3.4.

Figura 3.4

Esta son las imágenes de los circuitos armados físicamente.

Receptor FM con los LM567 Los LM567 con los optoacopladores 4N25 y el inversor 7404



Estas imágenes son de los circuitos Transmisor y Receptor completos armados y funcionando físicamente.



4 CONCLUSIONES En este proyecto se aplicó gran parte de los temas vistos en las diversas unidades de enseñanza aprendizaje que la Universidad Autónoma Metropolitana en su unidad Iztapalapa imparte, otras cosas que se aplicaron no fueron específicamente temas que estas mismas unidades de enseñanza aprendizaje impartieron, pero precisamente el trabajo de investigación que fomenta esta Universidad nos ayudó a completar el propósito de este proyecto. En la parte de la transmisión se observó que para transmitir más tonos que los que se transmitieron en este proyecto se necesita otro circuito, ya que el XR2207 solo es capaz de transmitir cuatro diferentes frecuencias, este integrado también es capaz de transmitir datos por medio de una señal FSK, esto se usa muy comúnmente en los módems, solo que para este proyecto solo se utilizó para la transmisión de tonos, en las etapas de transmisión y recepción por radiofrecuencia se utilizó solo la parte de la Transmisión-Recepción de un teléfono inalámbrico ya que con éste se pudo alcanzar una distancia relativamente grande de transmisión, y además, estos circuitos ya están perfectamente bien sintonizados en sus capacitores variables e inductores variables. En la etapa de recepción se observó que se pueden utilizar tantos LM567 como se requiera para la decodificación de tonos, es decir, se pueden decodificar tantos tonos como se quiera, esto hace muy útil el uso de estos detectores de tonos LM567, además de que estos integrados tienen una salida TTL haciendo más práctica su utilidad. El uso de los optoacopladores y del inversor fue muy útil en este proyecto, ya que con estos integrados se logró obtener una salida TTL más apta (salida activa en alto, y haciendo: 5 Volts = “ 1 “ así como 0 Volts = “ 0 ”). Estas salidas nos fueron mas aptas para los circuitos que se agregaron después, (para el autómata), cabe mencionar que estos circuitos que se agregaron después fueron: El µcontrolador PIC-16F84 para controlar por medio de un programa los cuatro movimientos del autómata (adelante, atrás, izquierda, y derecha), y un circuito de potencia para lograr el movimiento adecuado de los dos motores de DC que hacían los movimientos comandados por el µcontrolador. Los circuitos de comunicación (generador de tonos, Transmisión-Recepción por radiofrecuencia, decodificador de tonos, optoacopladores, e inversor) junto con el µcontrolador, circuito de potencia, motores de DC, y la plataforma en la que van todos estos circuitos forman el AUTÓMATA CONTROLADO MEDIANTE UN MICROCONTROLADOR POR RADIOFRECUENCIA. Todos estos circuitos, en su conjunto, funcionaron como se esperaba, la parte restante de este proyecto, es decir, el µcontrolador PIC-16F84, el circuito de potencia, los motores de DC, y la plataforma del autómata, se incluirán en otro reporte dando como terminado el reporte del proyecto.



5 REFERENCIAS Dr. Alfonso Prieto Guerrero Apuntes de la Unidad Enseñanza Aprendizaje: COMUNICACIONES 3 Prof. Fausto Casco Sánchez Apuntes y Prácticas de la Unidad Enseñanza Aprendizaje: LABORATORIO DE COMUNICACIONES 1 Prof. Fausto Casco Sánchez Apuntes y Prácticas de la Unidad Enseñanza Aprendizaje: LABORATORIO DE COMUNICACIONES 2 Wayne Tomasi Vincent F. Alisouskas TELECOMMUNICATIONS Ed. Prentice Hall. 1988 Robert G. Winch TELECOMMUNICATION TRANSMISSION SYSTEMS Ed. McGraw-Hill, Inc. 1993 Hojas de especificaciones del manual de EXAR y Notas de Internet: www.agelectronica.com.mx

lic.- ingenierÍa electrÓnica royecto de …148.206.53.84/tesiuami/uami13171.pdf · autÓmata...

Documents