INSTITUTO
POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA
SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD ZACATENCO
Ondas Electromagnéticas
Guiadas
Proyecto Final:
Carrito de control Remoto
Profesor. Brito Rodríguez
Rolando
Integrantes
Carranza
Martínez Farid Ituriel 2016301932
Objetivo
El proyecto tiene como objetivo armar un carro a control remoto
utilizando transmisores de radiofrecuencia con esto podemos demostrar de una
manera entretenida un poco acerca de la frecuencia modulada en un juguete tan
cotidiano
Carrito a control
remoto RF
Farid I. Carranza Martinez
Salmerón Rodriguez Edgar Osvaldo
Es controlado por un control por radiofrecuencia de 433MHz
(Tx y Rx y los codificadores y decodificadores (HT12E y HT12D).
MATERIALES: En este caso vamos a contar
con dos circuitos, uno que sería el Transmisor (Tx), que sería el mando para el
carrito y el otro circuito seria el Receptor (Rx), donde allí irán las llantas
y todo lo demás, a continuación los materiales de ambos circuitos.
Materiales Tx:
- 2
Módulos de radiofrecuencia de 433MHz (Tx y Rx).
- 4
Pulsadores N.A.
- 1
Resistencia de 1MΩ.
- 1
C.I. el HT12E (con su base de 18 pines)
- 1
Pila de 9v.
Materiales Rx:
- 1
Condensador electrolítico de 1000uF/35v.
- 1
Condensador electrolítico de 100uF/35v.
- 1
Regulador de voltaje el LM7805.
- 1
Resistencia de 330Ω.
- 1
Diodo led.
- 1
Resistencia de 50kΩ.
- 4
Resistencia de 10kΩ.
- 4
Transistores el BC327 (PNP)
- 4
Diodos rectificadores 1N4007.
- 1
C.I. HT12D (con su bornera de 18 pines).
- 1
C.I. L293B (con su bornera de 16 pines).
- 3
Borneras de 2 pines.
Otros Materiales:
- 2
Motorreductores de 120 RPM.
- 1
Rueda loca.
- 2
Llantas.
- 1
Pila de 9v.
- 1
Base para el carrito.
1.-CIRCUITO TRANSMISOR.
Para elaborar el circuito transmisor, solo necesitamos del
circuito el HT12E y el módulo Transmisor de radiofrecuencia de 433MHz, estos
serían los componentes más relevantes del transmisor, a continuación hablaremos
de cada uno de ellos.
 |
Diagrama Transmisor.
|
HT12E: Este circuito integrado es muy
usado para aplicaciones en sistemas de control remoto, como el que estamos
diseñando Tiene 8 bits de direcciones (A0 a A7) y 4 de datos (A8 a A11).
Esos bits pueden colocarse externamente a uno o cero lógico es decir a Positivo
o Negativo.
MODULO TRANSMISOR TX (433MHz).
Este módulo de radiofrecuencia de 433MHz es un transmisor de
datos en UHF para montaje en circuito impreso (PCB).- Consta tan solo de tres
pines, dos para alimentación y un pin de datos con el cual vamos a controlar
nuestro modulo receptor. Cuando trabaja con el receptor de 433MHz que lo
complementa, conformando un sistema Tx/Rx, permite la implementación de enlaces
de datos de radiofrecuencia de forma muy simple, alcanzando distancias de hasta
80 metros dentro de edificaciones o 350 metros en campo abierto cuando opera
con la fuente de 12V, pero en nuestro caso lo alimentaremos con una pila de 9v,
si quieren más distancia pueden ponerla una batería de 12v.
.
2.-CIRCUITO RECEPTOR.-
Este sería el circuito receptor con más componentes
electrónicos, como si se darán cuenta el circuito transmisor consta de pocos
componentes, el receptor será la parte más importante, porque es aquí donde
implementaremos el carrito , al circuito receptor le agregaremos unos
transistores y un circuito puente “H” para poder mover los motores, y tan solo
será alimentado con una pila de 9v , si quieren más potencia pueden
alimentar a los motorreductores con 12v , o poner dos pilas de 9v en
paralelo .
 |
Diagrama Receptor.
|
HT12D: El Circuito integrado HT12D es un
decodificador serial de datos para aplicaciones de control remoto. Este
circuito es especialmente útil para ensamblar dispositivos receptores de
control remoto que usan canales de RF o medios infrarrojos como medio de
transmisión. El circuito convierte un flujo de datos serial en 4 bits de datos
de salida. Durante el proceso de recepción se realiza una comparación de la
dirección en el flujo de datos con la dirección seleccionada localmente antes
de colocar los cuatro bits de salida en los pines correspondientes. En nuestro
caso utilizaremos sus 4 salidas.
L293B: El circuito integrado L293B o más
conocido como puente “H” se ha diseñado con el propósito de realizar el control
de los motores (DC) de manera óptima y económica. Está conformado por cuatro
amplificadores push-pull capaces de entregar una corriente de salida de 1A por
canal.
Cada canal está controlado por entradas compatibles con los
niveles TTL y cada par de amplificadores (un puente completo) está equipado con
una entrada de habilitación, que puede apagar los cuatro transistores de
salida. Tiene una entrada de alimentación independiente para la lógica, de
manera que se puede polarizar con bajos voltajes para reducir la disipación de
potencia. Los cuatro pines centrales se emplean para conducir el calor generado
hacia el circuito impreso. Sus características sobresalientes son las
siguientes:
ü Corriente de salida de 1A por canal.
ü Corriente pico de salida 2A por canal (no
repetitiva).
ü Pines de Habilitación.
ü Alta inmunidad al ruido.
ü Fuentes de alimentación separadas.
ü Protección contra exceso de temperatura.
MODULO RECEPTOR DE 433MHz.
El módulo receptor presentará en el pin de salida una señal
digital muy similar a la que entró en el módulo transmisor. Es
responsabilidad del circuito que recibe esta señal digital verifica la
integridad de la transmisión y decidir que se debe hacer. El circuito HT12D
está encargado de esta tarea, y de estas salidas del aprovecharemos para
llevarlos a los transistores NPN y luego llevarlos al puente “H” para manejar
los motores. El circuito lee los datos seriales y cambia el estado de sus
salidas según el patrón recibido. El resultado de dicha operación se muestra en
los motores, dos pulsadores serán para que el carrito baya hacia adelante y dos
pulsadores utilizaremos para que el carrito baya hacia atrás. El LED de color
azul enciende cuando el HT12D recibe una señal valida.
El circuito receptor va ir montado en un carrito con sus
motores y sus llantas, este kit lo pueden comprar de las tiendas electrónicas.
En el kit vienen dos llantas, 2 motores de 120RPM, 1 rueda loca y la base para
montar los componentes mencionados.
 |
2 Motorreductores de 120 RPM.
|
 |
Teoría
Radiofrecuencia (abreviado RF),
también denominado espectro de radiofrecuencia, es un término que
se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético,
situada entre los 3 hercios (Hz) y 300 gigahercios (GHz).
El hercio es la unidad de medida de la frecuencia
de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo.
Las ondas electromagnéticas de esta región del
espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente
alterna originada en un generador a una antena.
A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de
las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de
la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es
tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados
rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a
ser transparente.
Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF comparten el espectro de la
AF (audiofrecuencia), que se encuentra entre 20 y
20.000 Hz aproximadamente. Sin embargo, estas últimas son ondas
de presión, como el sonido, por lo que se desplazan a la velocidad del
sonido sobre un medio material. Mientras que las ondas de radiofrecuencia,
al ser ondas electromagnéticas, se desplazan a la velocidad de la
luz y sin necesidad de un medio material.
Las bases teóricas de la propagación de ondas
electromagnéticas fueron descritas por primera vez por Eduardo De
Carli. Heinricci Rudolf Hertz, entre 1886 y 1888, fue el
primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell.
Antenas para transmisión de radio y televisión en República
Checa.
El uso de esta tecnología por primera vez es atribuido a
diferentes personas: Alejandro Stepánovich Popov hizo sus primeras
demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola
Tesla en San Luis (Misuri), Estados Unidos y Guillermo
Marconi en el Reino Unido.
El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de
radio fue el diseñado por Guillermo Marconi, quien en el
año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica.
Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes
inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como
la radiodifusión
Las ondas de radiofrecuencia (RF) se generan cuando una
corriente alterna pasa a través de un conductor. Las ondas se caracterizan por
sus frecuencias y longitudes. La frecuencia se mide en hercios (o ciclos por
segundo) y la longitud de onda se mide en metros (o centímetros).
Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y viajan a la
velocidad de la luz en el espacio libre.
La ecuación que une a la frecuencia y la longitud de onda es
la siguiente: velocidad de la luz (c) = frecuencia x longitud de onda.
Se observa partir de la ecuación que, cuando la frecuencia
de RF se incrementa, su longitud de onda disminuye.
La tecnología RFID utiliza cuatro bandas de frecuencia:
baja, alta, muy alta y microondas. La baja frecuencia utiliza la banda de
120-140 kilo hertzios. La alta frecuencia utiliza la tecnología RFID en 13,56
MHz. En ultra alta frecuencia RFID utiliza la gama de frecuencias de 860 a 960
mega hertz. La RFID de microondas en general utiliza las frecuencias de 2,45
Giga Hertz y superiores. Para las cuatro bandas de frecuencia utilizadas en
RFID, las frecuencias de microondas tienen la menor longitud de onda.
Las ondas electromagnéticas se componen de dos diferentes
(pero relacionados campos) un campo eléctrico (conocido como el campo “E”), y
un campo magnético (conocido como el campo “H”). El campo eléctrico se genera
por las diferencias de voltaje. Dado que una señal de radiofrecuencia es una
alternancia, el constante cambio de tensión crea un campo eléctrico que aumenta
y las disminuye con la frecuencia de la señal de radiofrecuencia. El campo
eléctrico irradia desde una zona de mayor tensión a una zona de menor voltaje.
En RFID, es importante ser conscientes de los dos campos que
componen las ondas electromagnéticas. Esto se debe a que los tags RFID van a
utilizar tanto el campo eléctrico como el campo magnético para comunicar su
información, dependiendo de la frecuencia que los tags RFID estén utilizando.
Los tags RFID en las bandas de frecuencia LF y HF utilizan el campo magnético,
mientras que los tags RFID UHF y microondas utilizan el campo eléctrico.
Cuando un lector emite señales de radiofrecuencia, provoca
variaciones en los campos eléctricos y magnéticos. Cuando un conductor, como la
antena de un tag, se encuentra dentro del mismo campo variable, se genera una
corriente en su antena.
Cuando un tag está cerca del campo de un lector, el
acoplamiento de la antena del tag con el campo magnético de un lector genera
corriente. Este acoplamiento es conocido como acoplamiento inductivo. El
acoplamiento inductivo es el proceso de comunicación utilizado por tags pasivos
LF y HF.
En el caso de los tags UHF y microondas, los tags modulan y
reflejan la señal del lector para comunicarse con el lector. A esto se le llama
comunicación pasiva backscatter (o modulación backscatter).
El término «energía» se refiere a la fuerza de la señal de
radiofrecuencia. Puede considerarse como la suma de RF que se transmite, o la
fuerza de la señal en el receptor. La unidad básica de energía es el watt. Sin
embargo, en el mundo de RF, hablamos de poder en términos de milivatios,
abreviado como mW. Un mW = .001 Watt.
Realizar cálculos utilizando la forma decimal de milivatios
puede llegar a ser engorroso, por lo que la convención es hacer cálculos en
términos de decibelios, o potencias de diez. La abreviatura “dB” se utiliza
cuando se utiliza decibelios. En el caso de cálculos RF, normalmente se
menciona a los niveles de energía con decibeles 1mW, y se utiliza la
abreviatura «dBm».
Este transmisor
utiliza diez componentes de a bordo y transmitirá una señal de audio monoaural
alrededor de 30 pies. Es posible ampliar ese rango agregando una antena,
Dependiendo del lugar donde viva, operar un transmisor de FM, incluso de muy
corto alcance como éste, puede ser ilegal sin una licencia. A menos que adjunte
una antena, es muy poco probable que alguien se dará cuenta o quejarse de
cualquier transmisión que pueda realizar con este dispositivo. Por otro lado,
es muy difícil predecir, antes de que la construcción esté completa, en donde
en la banda FM este transmisor emitirá. Tenga la debida precaución durante la
prueba y asegúrese de entender la ley en su área antes de conectar la batería.
Transmisor FM
Un transmisor FM es un dispositivo móvil que convierte una
salida de audio específica en una señal de radio FM. Puede ser conectada a un
reproductor MP3, un sistema de radio por
satélite, a unos auriculares y a otros muchos dispositivos de
características similares. Uno de los usos más comunes que se le dan a estos
transmisores FM es reproducir música desde un reproductor MP3 por medio de los
altavoces del coche. La mayoría de los transmisores FM tienen un rango de unos
diez metros. Una radio buena puede aumentar este rango hasta los 25 metros. De
todos modos, debido a su bajo alcance, algunas veces un transmisor FM no vale
para usar en grandes áreas urbanas, ya que las frecuencias que usa pueden
quedar deterioradas con otras señales de radio. Otras señales FM pueden
interrumpir las señales de un transmisor FM, por lo que la situación puede
empeorar dependiendo de dónde se esté. De todos modos, un transmisor FM tienen
varias aplicaciones que son de gran ayuda. Por ejemplo, hace posible coger
cualquier tipo de audio de un ordenador, incluyendo música u otras temáticas, y
enviarlo a uno de estos transmisores FM. Se puede decir que básicamente
trabajar como unos altavoces alternativos. Un beneficio de esto es que evita
que una persona tenga que estar enganchada a un ordenador de sobremesa para
escuchar la radio por Internet. Hay varios modelos en el mercado. Aparte de las
diferencias en los precios, también pueden diferir en la potencia, rango de
transmisión y el número de frecuencias FM que pueden usar. Un transmisor FM
digital ayuda a conectar un reproductor MP3 con un coche o un equipo musical
que se tenga en casa por medio de su receptor de radio. Se conecta físicamente
al reproductor y luego difunde una corta transmisión FM de canciones en este
mismo reproductor. Una vez conectado al reproductor, la frecuencia de
transmisión en el transmisor FM es configurada a una estación FM que no es
usada en esa área. El receptor FM es entonces sintonizado al transmisor FM y la
música del reproductor MP3 puede ser oída en el coche o los altavoces estéreo
de casa.
Algunos transmisores
siguen usando el invento de Lee de Forest, el triodo o audion, conocidos como
válvulas o tubos, cuya función es transformar pequeñas corrientes eléctricas en
potentes señales de alta frecuencia. Esas corrientes son las llamadas
radiofrecuencias que nos sirven de portadoras y aplicadas a la antena irradian
al espacio las ondas electromagnéticas. Los nuevos transmisores ya no se
fabrican con tubos o válvulas. Al triodo le salió un duro rival que le restó
protagonismo. Se llama transistor y está construido con silicio, un
semiconductor abundante en la naturaleza.(1) Válvula o triodo. Los transistores
han revolucionado la electrónica y llevaron las válvulas casi a su extinción. Y
digo casi, porque para muchos músicos es todavía preferible tener
un “amplificador a tubos” para su guitarra que uno de
transistores. La calidad del
sonido, para los que tienen un oído privilegiado, es mucho
mejor. Pero en radiodifusión, los nuevos transmisores usan transistores y
reciben el nombre de transmisores de estado sólido. Se construyen con
transistores de tecnología MOSFET(2) y son los encargados de amplificar las
señales al igual que hacen los tubos o válvulas triodo.
FUNCIONAMIENTO
POR BLOQUES DEL
TRANSMISOR
Diagrama por bloques de un transmisor. La primera pieza que
encontramos es el oscilador que, como su nombre indica, oscila o vibra
generando una señal constante de alta frecuencia que usaremos como portadora.
Como la señal que genera el oscilador es muy pequeña, necesitamos aumentarla
con un amplificador de radiofrecuencia (RF). Ahora ya tenemos la portadora
lista para recibir la señal moduladora que llega de los estudios, es decir,
para ser modulada. El modulador une la moduladora y la portadora. Esto lo puede
hacer en frecuencia (FM) o en amplitud (AM), dependiendo del transmisor. Las
señal resultante será una portadora con una frecuencia entre 88 y 108
megahercios FM o entre 500 y 1600 kilohercios AM. Por eso, los diales de las
emisoras, lo que indican es la frecuencia de la señal portadora. Estos primeros
componentes reciben el nombre de excitador, aunque si después no tiene
amplificadores, se le denomina directamente transmisor. Los pequeños
transmisores de muchas radios son sólo excitadores que salen al aire con
potencias de 10 a 50 watts. Si hay amplificación para aumentar la potencia de
la señal de salida del excitador, por ejemplo en los grandes transmisores de 1
o 5 kilowatts, decimos que el transmisor está compuesto por el excitador más la
etapa de potencia o amplificador.
Una vez que la portadora ha sido modificada por la señal que
llega de los estudios (la moduladora) amplificamos ambas. La potencia de
amplificación dependerá del permiso que tengamos y de la capacidad del
transmisor, si es de
50 watts, de 5.000 watts… Cua
ndo hay varias etapas amplificadoras necesitamos sumar las
potencias de cada uno de los módulos. Eso lo hace la sumadora. Por último,
llevamos la señal eléctrica de alta frecuencia desde el transmisor a la antena.
Acciones
|
Semana 1
|
Semana 2
|
Semana 3
|
Semana 4
| |
Investigación
| |||||
Propuesta de proyecto
| |||||
Recursos y materiales
| |||||
Presentación de proyecto final
|
El costo total de los materiales y recursos utilizados fue de $200 aproximadamente. Las cajas donde se instalaron el transmisor y receptor fueron recicladas.
Conclusiones.
Se presentaron algunas complicaciones al momento de armar el circuito por las diferencias entre los materiales empleados y los establecidos en el circuito propuesto ya que se tuvieron que hacer algunas adaptaciones.
Se pudo comprobar que el sistema rc funciono correctamente la unica complicacion al parecer fue el poder diseñar todo correctamente ya que por una u otra variacion resultaba mal el proyecto
https://www.youtube.com/watch?v=g0xcyEYo558
Comentarios
Publicar un comentario