teoría del proyecto final

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA Ondas electromagnéticas guiadas PRE-PROYECTO FINAL Onda de transmisión electromagnética (comunicación serial) a un motor PROFESOR: BRITO RODRÍGUEZ ROLANDO INTEGRANTES: ⦁ COVARRUBIAS GALLEGOS IUDAM TADEO ⦁ RAMIREZ VEGA KARLA CINTHYA GRUPO: 4CM10 OBJETIVO Construir una comunicación serial a través de un PIC16F887, el cual nos permita controlar el giro del motor eléctrico en ambos sentidos, desde el ordenador, a través de una comunicación USB. La ayuda de un microprocesador y el imprescindible driver del motor paso a paso. MATERIALES ⦁ Motor eléctrico DC ⦁ Protoboard ⦁ USB (Universal Serial Bus) ⦁ PIC16F887Diodo LED ⦁ Conectores Caiman-Caiman ⦁ Compuerta NAND y NORT ⦁ Resistencias de 330 Ω, 10k Ω, 100k Ω, 3.9k Ω ⦁ Transistores NPN 2N3904 ⦁ Diodo ⦁ Led de luz ⦁ EL COSTO TOTAL DEL MATERIAL ES DE $150-$200 APROXIMADAMENTE . ¿QUÉ ES UN MOTOR PASO A PASO? Un motor paso a paso, como todo motor, es en esencia un conversor electromecánico, que transforma energía eléctrica en mecánica. Mientras que un motor convencional gira libremente al aplicarle una tensión, el motor paso a paso gira un determinado ángulo de forma incremental (transforma impulsos eléctricos en movimientos de giro controlados), lo que le permite realizar desplazamientos angulares fijos muy precisos (pueden variar desde 1,80º hasta unos 90º). Los motores, tanto de corriente continua como de corriente alterna, son muy efectivos en muchas labores cotidianas desde la tracción de grandes trenes hasta el funcionamiento de lavarropas. Pero debido a problemas tales como la, inercia mecánica o su dificultad para controlar su velocidad, se desarrollaron otro tipo de motores cuya característica principal es la precisión de giro. Este tipo de motores son ideales cuando lo que queremos es posicionamiento con un elevado grado de exactitud y/o una muy buena regulación de la velocidad. Sus principales aplicaciones se pueden encontrar en robótica, tecnología aeroespacial, control de discos duros, flexibles, unidades de CDROM o de DVD e impresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientas y piezas en general. Están constituidos esencialmente por dos partes: ⦁ Estator: parte fija construida a base de cavidades en las que van depositadas las bobinas. ⦁ Rotor: parte móvil construida mediante un imán permanente. Este conjunto va montado sobre un eje soportado por dos cojinetes que le permiten girar libremente. La precisión y repetitividad que presentan esta clase de motores lo habilitan para trabajar en sistemas abiertos sin realimentación. ¿PARA QUE SIRVE? Aun basado en el mismo fenómeno que los motores de corriente continua, el principio de funcionamiento de los motores paso a paso es más sencillo que cualquier otro tipo de motor eléctrico. Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje. Al excitar el estator, se crearan los polos N-S, provocando la variación del campo magnético formado. La respuesta del rotor será seguir el movimiento de dicho campo (tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético), es decir, orientará sus polos NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación de sus polos y se tratará de buscar la nueva posición de equilibrio. Manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del rotor, produciéndose de este modo el giro del eje del motor, y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de movimiento circular. Al número de grados que gira el rotor, cuando se efectúa un cambio de polaridad en las bobinas del estator, se le denomina "ángulo de paso". Existe la posibilidad de conseguir una rotación de medio paso con el control electrónico apropiado, aunque el giro se hará con menor precisión. Los motores son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el fabricante, y rebasado dicho rango, provocaremos la pérdida de sincronización. Los motores paso a paso, se controlan por el cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas que lo forman: ⦁ Controlar el desplazamiento del rotor en función de las tensiones que se aplican a las bobinas, con lo que podemos conseguir desplazamientos alante y atrás. ⦁ Controlar el número de pasos por vuelta. ⦁ Controlar la velocidad del motor. Además estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición (si una o más de sus bobinas está energizada) o bien totalmente libres (si no circula corriente por ninguna de sus bobinas). Según la construcción de las bobinas del estator, dos tipos de MPAP: ⦁ Unipolares: se llaman así porque la corriente que circula por los diferentes bobinados siempre circula en el mismo sentido. Tienen las bobinas con un arrollamiento único ⦁ Bipolares: la corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función de la tensión que se aplica. por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de sus extremos distinta polaridad (bipolar). Tienen las bobinas compuestas por dos arrollamientos cada una. Algunos motores tienen los bobinados de tal manera que en función de puentes pueden convertirse en unipolares o bipolares. Lo más importante de un motor es saber el tipo de motor que es, la potencia, el número de pasos, el par de fuerza, la tensión de alimentación y poco más si son motores sencillos. ¿Cuál es su secuencia? Para saber la secuencia del motor necesitaremos una fuente de tensión contínua del valor característico del motor (5 Voltios generalmente). Conectamos un polo de la misma a los dos cables correspondientes al punto medio de cada bobina. Al polo restante lo conectamos a uno de los cuatro cables y observamos hacia que lado se produce el paso. Procedemos igual con los otros, probando en distinto orden, hasta que los cuatro pasos se hayan producido en la misma dirección. De esta forma ya habremos hallado la secuencia del motor. CIRCUITO Fotografías El siguiente esquema es para conectar nuestro pic al computador con ayuda del integrado MAX232 con un cable DB9. El problema principal que tenemos con este tipo de comunicación, es que el puerto serial de los computadores ya fue abolido hace mucho tiempo, y por eso en computadores actuales, no vamos a encontrar este tipo de puerto. Para dar solución a este problema, podemos usar un conversor SERIAL-USB el cual podemos comprar en cualquier tienda informatica: O podemos utilizar un circuito integrado, que generalmente se encuentran en estos conversores SERIAL-USB, llamado FT232, este integrado generalmente viene en una placa electronica ya lista para ser usada, y lo unico que debemos hacer es energizarla y conectar los terminales RX y TX de nuestro microcontrolador a esta placa. Motor El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (AC). La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías, los paneles solares, dínamos, fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica, alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia. Los pequeños motores se pueden encontrar hasta en relojes eléctricos. Los motores de uso general con dimensiones y características más estandarizadas proporcionan la potencia adecuada al uso industrial. Los motores eléctricos más grandes se usan para propulsión de trenes, compresores y aplicaciones de bombeo con potencias que alcanzan 100 megavatios. Estos motores pueden ser clasificados por el tipo de fuente de energía eléctrica, construcción interna, aplicación, tipo de salida de movimiento, etcétera.

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proyecto final (motor activado por sistema integrado de lineas de transmision )

segundo examen

ejercicio 4-3

ejercicio 4-2

ejercicio 3-33

ejercicio 3-32

PRÁCTICA 1

PRESENCIA Y DETECCIÓN DE LA ENERGÍA ELECTROMAGNETICA NOMBRE covarrubias gallegos iudam tadeo ramirez de sanches cinthya Introducción Actualmente la comunicación via satelite es tan cotidiana y elemental para la mayoria de la población, es por ello que es realmente importante conocer el funcionamiento de lo dicho. Las ondas electromagnéticas son la base de las comunicaciones satelitales y no satelitales, están se propagan por el medio, derivadas de un emisor y entregadas a un receptor, la distancia entre estos puede variar, esto representa una condición entre los receptores y emisores tanto como en las antenas, estas condiciones dependen de diversos factores que se conoce como patrón de radiación, el cual se vera a detalle a continuación complementado de practicas experimentales. PRESENCIA Y DETECCIÓN DE LA ENERGÍA ELECTROMAGNETICA Introducción teórica: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Una onda que viaja a lo largo del eje x con una rapidez, satisface la ecuación de onda: Que más adelante se resolverá. Maxwell demostró que los campos eléctricos y magnéticos dependientes del tiempo también satisfacen la ecuación de onda. De la ley de Maxwell-Ampere se desprende que B acompaña a un campo E que varía. En este acoplamiento se encuentra la base de las ondas electromagnéticas. Hay dos maneras de representar una onda electromagnética plana: En la imagen se ve la longitud de un vector que varía en forma sinusoidal. Para una onda plana que se desplaza en dirección x, el valor de B y E son los mismos en todos los puntos de cualquier plano yz. En el segundo método la densidad de las líneas de campo indican las intensidades variables de estos, si se colocara un alambre recto se produciría una corriente oscilatoria. Este fenómeno se puede observar con mayor claridad en las antenas para la recepción de señal de radio y TV. Propagación de onda y atenuación Las ondas electromagnéticas se constituyen de un campo eléctrico variable con el tiempo que genera un campo magnético , que a su vez induce a un campo eléctrico y así sucesivamente, lo que produce que la energía se propague. Es un campo que se propaga y que contiene energía. Para una onda plana en el espacio, las líneas de campo magnético y eléctrico: · Se encuentran en todas partes. · Son perpendiculares ( una con la otra. · El plano que forman es perpendicular a . · y están en fase El espectro electromagnético En un principio, se puede generar y detectar ondas electromagnéticas de cualquier frecuencia. Todas las ondas electromagnéticas se agrupan en el espectro electromagnético. Una onda electromagnética se genera por cargas en movimiento acelerado. Algunos de los mecanismos generadores son: ü Radiación por antenas. ü Radiación por desaceleración. ü Transiciones electrónicas. ü Decaimiento gamma ü Radiación de cuerpo negro. Para este caso nos enfocaremos a la radiación por antenas, en la cual explicaremos a que se refiere. Radiación por antenas La antena está conectada a un potencial alterno, que varía la frecuencia a la que se transmitirá la onda, y lleva la información que se transmitirá. Los electrones en la antena se aceleran y radian una onda electromagnética. Para mayor eficiencia de radiación (menos pérdidas), la antena debe ser de longitud igual a media longitud de onda o de un cuarto de longitud de onda. Fibra optica Los sistemas basados en líneas de transmisión y guías de onda son imprácticos para comunicaciones de largas distancias y altas frecuencias, por alta disipación de energía en línea, y por la imposibilidad de tender una guía de onda en distancias más grandes que unos cuantos metros. Para estas aplicaciones, los sistemas de transmisión usan fibra óptica, un conductor dieléctrico que confina o guía una onda electromagnética por medio de reflexión total. La forma en que funciona un sistema de fibra óptica es la siguiente: El transmisor procesa una señal eléctrica; está señal se usa para modular la intensidad de una fuente de luz, que es por lo general un láser semiconductor. Esta luz modulada se transmite a través de fibra óptica, en casos típicos con muy poca disipación y dispersión. Podemos esquematizar lo antes mencionado de la siguiente manera:zctg Antena Una antena es un dispositivo diseñado para emitir o recibir ondas electromagnéticas. La antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas y una receptora realiza la función inversa. Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son más pequeñas que la longitud de onda las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones de la mitad de longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda son directivas. En el estudio de antenas es importante conocer lo que es el patrón de radiación. Diagrama de radiación o Patrón de radiación Un patrón de radiación es un diagrama polar o gráfica que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativo. Los parámetros más importantes del diagrama de radiación son: Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad y Ganancia. Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación. Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal. Ancho de haz: Es la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la mitad. Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del lóbulo secundario. Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto. Campos Cercanos y Lejanos El campo de radiación que se encuentra cerca de una antena no es igual que el campo de radiación que se encuentra a gran distancia. El termino campo cercano se refiere al patrón de campo que esta cerca de la antena, y el termino campo lejano se refiere al patrón de campo que está a gran distancia. Durante la mitad del ciclo, la potencia se irradia desde una antena, en donde parte de la potencia se guarda temporalmente en el campo cercano. Durante la segunda mitad del ciclo, la potencia que está en el campo cercano regresa a la antena. Esta acción es similar a la forma en que un inductor guarda y suelta energía. Por tanto, el campo cercano se llama a veces campo de inducción. La potencia que alcanza el campo lejano continúa irradiando lejos y nunca regresa a la antena por lo tanto el campo lejano se llama campo de radiación. La potencia de radiación, por lo general es la más importante de las dos-, por consiguiente, los patrones de radiación de la antena, por lo regular se dan para el campo lejano. Cuando queremos realizar algunas aplicaciones como para comunicaciones vía satélite o la telefonía móvil, la transmisión se hace a través de la atmósfera o el espacio libre con antenas trasmisoras y receptoras. La trasmisión de señales con antenas ofrece algunas ventajas importantes: · La velocidad de propagación es la de la luz en el espacio libre · Puede hacerse con muy poca disipación y dispersión. · Los sistemas son de mantenimiento relativamente fácil Y las desventajas son: · La falta de privacidad en la comunicación. · La gran atenuación de la señal en la atmósfera terrestre para ciertos rangos de frecuencia. · Y el gran tamaño de las antenas para aplicaciones en bajas frecuencias o para recepción de señales de baja potencia. Como regla general, podemos decir que el tamaño de una antena es similar a la longitud de onda de la señal que debe transmitirse/recibirse, por lo que para aplicaciones en altas frecuencias se puede usar antenas de tamaño reducido. Ya enterados de lo anterior procedemos a detallar el desarrollo de la práctica. Desarrollo de la práctica Objetivos: Visualizar el comportamiento de la energía electromagnética en función de la distancia, y graficar el patrón de radiación. Equipo y material empleado: Ø Microwave trainer MWT530 Feedback No. De serie S30/17/5 Alterado Ø Flexómetro Ø Papel polar Ø Papel milimétrico Procedimiento: I I.1 A distancia cero de referencia en metros, se establece la lectura de 1mA. I.2 Retiramos la antena receptora de 5 cm en 5 cm y tomar lecturas. I.3 Graficar según las lecturas tomadas. I.4 Comparar la gráfica de las lecturas tomadas con la gráfica de I (t)= . II II.1 A una distancia de referencia tomamos la lectura (1mA). II.2 Girar la antena transmisora de 5º en 5º y tomar lecturas. II.3 Graficar en papel polar. TABLA DONDE SE MIDEN LAS CORRIENTES RECIBIDAS DISTANCIA CORRIENTE d(m) I(mA) 0.507 1 0.557 0.65 0.607 0.43 0.657 0.4 0.707 0.21 0.757 0.2 0.807 0.19 0.857 0.17 0.907 0.10 0.957 0.05 1.007 0.03 1.057 0.01 GRAFICA DE LA CORRIENTE MEDIDA CONTRA LA DISTANCIA II. Tabulación la corriente tomando los ángulos. I(mA) 75º 0 80º 0.02 85º 0.45 90º 1 95º 0.65 100º 0.40 105º 0.02 110º 0 90° OBSERVACIONES Al momento de elaborar esta practica, notamos que los materiales que utilizamos no están en buen estado, ya que tienen errores de calibración, medición aunado a los errores de mediciones comunes. Nos percatamos que al momento de hacer las medidas no son tan precisas ya que no se podían observar con claridad. Las medidas tomadas cabe aclarar son aproximaciones mas no son medidas exactas, esto se puede confirmar en la diferencia entre las graficas practicas y las graficas analíticas. Al término de la práctica observamos las discrepancias en resultados, con compañeros que siguieron los mismos pasos que nosotros y consideramos que se debe a las diferentes generalidades de cada aparato. CONCLUSIONES Con los obtenido anteriormente podemos afirmar que las ondas electromagnéticas siempre van a estar acompañadas de un campo magnético y eléctrico y que se pueden propagar por medio de fibra óptica y de antenas, entre otras. Como lo vimos experimentalmente, aunque a simple vista no fuera apreciable, las ondas electromagnéticas se detectaban gracias a las lecturas obtenidas. Además de que la intensidad detectada puede variar, esto depende del ángulo en que sean tomadas las lecturas además de la separación entre los receptores de la onda. De igual manera puede ser observado cotidianamente en la televisión digital o en la telefonía móvil, cabe mencionar que el estudio de este fenómeno, resulta verdaderamente importante en el mundo actual ya que la mayoría de la tecnología que hace funcionar a todo un sistema depende de dicho estudio.

ejercicio2-25

Una linea de 100.25 m de longitud tiene los siguientes parámetros R=0.344 ohms/m, L=150 nH/m, G=120 nsmho/m y C=60 pF/m. El oscilador que alimenta a la linea tiene una impedancia interna de 50 ohms y un voltaje de de salida en circuito abierto de 2 v a 600 MHz. La carga es igual a 80+20i ohms. Calcule: a) el voltaje total de entrada y al final de la linea (en la carga), b)la eficiencia de la linea. Solución:

ejercicios 2-24

Una linea de 100.25 m de longitud tiene los siguientes parámetros R=0.344 ohms/m, L=150 nH/m, G=120 nsmho/m y C=60 pF/m. El oscilador que alimenta a la linea tiene una impedancia interna de 50 ohms y un voltaje de de salida en circuito abierto de 2 v a 600 MHz. La carga es igual a 80+20i ohms. Calcule: a) el voltaje total de entrada y al final de la linea (en la carga), b)la eficiencia de la linea. Solución:

RADIO Y TELEVISIÓN HIDALGO

En esta visita se observo que Radio y Televisión de Hidalgo es el organismo público y estatal de Radio y Televisión del Estado de Hidalgo. Depende de la Secretaría de Gobierno del estado de Hidalgo, órgano encargado, al igual que la Secretaría de Gobernación federal, de vigilar la política interna del gobierno del estado. Está integrado por una cadena de televisión y una cadena de radio. Produce y transmite programas de contenido educativo, cultural y social en español Historia En la década de los 80, en Hidalgo venían cambios de infraestructura. En 1981, se crea el canal que ya era conocido como "Canal 3 Pachuca" y posteriormente, sale al aire la estación de radio en el 98.1 de FM. Actualmente, tras la creación de este organismo, ambos medios de comunicación son cadenas que cubren al estado de Hidalgo en su totalidad, bajo los formatos de "Hidalgo Radio" e "Hidalgo TV".

Fibra óptica

Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de la radio y superiores a las de un cable convencional. Son el medio de transmisión por cable más avanzado, al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, y también se utilizan para redes locales donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión. Comunicaciones con fibra óptica La fibra óptica se emplea como medio de transmisión en redes de telecomunicaciones ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico o de vidrio y algunas veces de los dos tipos. Por la baja atenuación que tienen, las fibras de vidrio son utilizadas en medios interurbanos. Ventajas

Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del GHz). Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía lumínica en recepción, además, no irradia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. Insensibilidad a las señales parásitas, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica. Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores láser. Gran resistencia mecánica, lo que facilita la instalación. Resistencia al calor, frío y corrosión. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar donde se hará la reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento. Factores ambientales.

ejercicios

examen

Examen 2

Liga UIT

Video conferencia Julieta fierro

Planetario

Tipos de cables coaxiales

temario ondas elctromagneticas

lineas de transmisión rodolfo neri vela

ondas electromagnéticas y características