Revista En Corto Circuito11(Enero 2007)

Judas_Priest

E n C o r t o

C I R C U I T O LA REVISTA DE LA ESCUELA DE

ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES ENERO 2007 No. 11

Modelamiento matemático de la forma adoptada por un líquido en un recipiente en rotación

Modelamiento y construcción de un brazo robótico con 5 grados de libertad controlado por joystick

Simulación de códigos de línea en Matlab

Reconocedor de dígitos manuscritos

Envasado automático de objetos

Femlab, introspección a los fenómenos físicos a través de PDEs

Como quemar pcb´s y no morir en el intento

BIOGRAFÍA

LEONHARD EULER

En_Corto_Circuito© Enero 2 007

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ÍNDICE

Contenidos Página

Del editor al lector………………………………………………….....… 3

Modelamiento matemático de la forma adoptada por un líquido en un recipiente en rotación………………..………... 4 Stalin Jiménez

Modelamiento y construcción de un brazo robótico con cinco grados de libertad controlado por joystick………………………………………………….……………..…… 8 Tayron Ramírez

Simulación de códigos de línea en MATLAB………………….…….. 13 Diego Barragán Guerrero

Reconocedor de dígitos manuscritos…………………………….……. 19 Marcelo Valdiviezo

Envasado automático de objetos…………………………….……..….. 23 Gabriel Berrú, David Benítez, Maximiliano Mendoza

FEMLAB, introspección a los fenómenos físicos a través de PDEs. …………………………………………..…... 26 Ing. Marco Morocho, Francisco Sandoval, Sigifredo Vire

Cómo quemar PCBs y no morir en el intento………………………………………..…….….. 35 Pablo Vallejo, Bruno Valarezo ¿Qué es Bluetooth?……………………………………….……...…..….. 37 Ángel Guamán

Biografía……..…………………………………………………………….. 40 Leonhard Euler

Buen humor……………………………………………………………….. 41

“Al morir, dejaremos este mundo tan tonto y tan malvado como lo encontramos al nacer” VOLTAIRE


3

DEL EDITOR AL LECTOR

Una nueva edición de la Revista de nuestra Escuela. Es grato ver la calidad de artículos que aparecen en cada número y asimismo saber que gracias al Internet es posible llegar a todo el mundo con estas páginas. Recuerdo la vez que aprendí a usar el puerto paralelo con LabView leyendo uno de los artículos de las primeras ediciones. Descargué sin mucha curiosidad la revista del correo y en verdad no la leía, pero bastó con una pequeña vista para entender de lo que me perdía. Comprendo que hay muchos como yo era en aquel entonces, pero no preocupa tanto. Gracias al Internet, la anterior edición se entregó a poco más de 1000 personas en todo el mundo y casi todas ellas escribían pidiendo suscripción. Eso es bueno, eso es nuestra revista.

Diego Barragán Guerrero

[email protected]

En_Corto_Circuito© No. 11

Enero 2 007

Director Ing. Jorge Luis Jaramillo

[email protected]

Editor Diego O. Barragán G. [email protected]

Revisión Técnica

Ing. Marco Morocho [email protected] Ing. Rafael Sánchez [email protected]

EN CORTO CIRCUITO es una publicación bimestral de la

Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones de la

Universidad Técnica Particular de Loja

“Quedan abiertas las puertas de este modesto medio de comunicación para que todos quienes deseen desarrollar, investigar e innovar dentro del maravilloso campo de la Electrónica y las Telecomunicaciones, lo hagan.”

Rafael Sánchez Puertas


4

MODELAMIENTO MATEMÁTICO DE LA FORMA ADOPTADA POR UN LÍQUIDO EN UN RECIPIENTE EN ROTACIÓN

Stalin Jiménez Miranda

Universidad Técnica Particular de Loja Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones

[email protected]

He dado inicio al presente artículo con un título que podría asustar a muchos o interesar a pocos, pero mi intención al escribir estas líneas es brindarle a usted, amigo lector, la idea de cómo dar una explicación racional a los fenómenos físicos en función de ciertos conocimientos que la humanidad ha acumulado en los últimos 300 años.

Para ser preciso, he seleccionado un

fenómeno que lo palpamos a diario pero posiblemente no le prestamos la menor importancia. Me refiero a la forma que adopta un líquido dentro de un recipiente en rotación. Un claro ejemplo de ello lo observamos al dar vueltas a la cuchara cuando endulzamos un refresco. La pregunta que tal vez usted se hará y en algún momento me la hice yo es: ¿por qué tiene esa forma el líquido cuando rota?

Da la “casualidad” que influyen ciertas

leyes físicas, mismas que el hombre ha identificado y le ha ayudado a explicar cómo más o menos funciona el Universo, pero que en esta ocasión nos echarán una mano a nosotros para entender el porqué de la forma del líquido en rotación. Reflexionando acerca de lo dicho es válido mencionar que preguntas como las que usted y yo nos hemos planteado desencadenaron el hambre de conocimiento del hombre lo cual ha desembocado en la comprensión parcial del universo.

Una vez entendida la pregunta

podemos aventurarnos a conceptualizarla mejor antes de intentar responderla. Si analizamos el fenómeno a bajo nivel podemos plantear algunas interrogantes con la finalidad de extraer ciertas características que serán cruciales al momento de definirlo cuantitativamente, dígase por ejemplo: ¿cuál será la forma del recipiente que contendrá el líquido?, su velocidad de rotación ¿cambiará

o no en el tiempo?, ¿qué líquido usaremos?, por si no lo nota estamos ante el proceso de definición cualitativa de variables, paso de importancia extrema en el estudio de un fenómeno. Debido a que si recordamos la existencia de algún factor influyente a medio camino, lo más probable es que tengamos que iniciar desde cero.

Un fenómeno, sin embargo, no puede

ni debe ser explicado únicamente desde un punto de vista cualitativo, pues el trabajo científico no sería de mucha utilidad posterior, ya que una explicación no cuantitativa está incapacitada de predecir resultados futuros. Para suerte nuestra el mundo está escrito en lenguaje matemático y este fenómeno no es la excepción a la regla, mas en esta instancia es donde muchas investigaciones se estancan o los indagadores desertan debido al desconocimiento del aparato matemático; o a la imposibilidad de relacionar cuantitativamente las variables, por lo mencionado es fácil concluir que a esta altura del artículo es paso obligatorio la introducción del factor matemático.

Sin embargo, antes de ello haré

algunas puntualizaciones: se empleará un líquido incomprensible, es decir su volumen no variará con la presión, además poseerá una viscosidad 0≈ , y finalmente se hará uso de un recipiente cilíndrico por cuyo eje de simetría pasará un sistema coordenado que girará a velocidad constante, lo dicho en líneas anteriores se puede resumir en la figura 1, donde es fácil observar el líquido coloreado de amarillo, un cilindro transparente del cual se divisan los bordes y el sistema de coordenadas rectangulares.


5

Fig.1. Condiciones iniciales del fenómeno en

estudio. Las condiciones iniciales no son precisamente tomadas al azar, muy al contrario, pasan bajo el ojo crítico de un analista que mira a futuro; intento dar a entender con esta explicación que antes de lanzarnos al ataque debemos ser muy perspicaces, es decir, tratar de prever si las decisiones actuales nos facilitarán o complicarán el trabajo en el futuro. A título personal prefiero que las cosas se vayan poniendo sencillas; y debido a ello escogí un recipiente cilíndrico con la finalidad de aprovechar la simetría del mismo, más claramente, voy a realizar un corte con un plano a través de su eje de simetría y emplearé la sección observada en forma frontal que sería la misma si rodeásemos con nuestra vista al cilindro. Para no complicar con más palabras es posible sintetizar lo mencionado en la figura 2, donde el líquido permanece coloreado de amarillo.

Fig.2. Vista frontal del cilindro.

Fig.3. Recipiente en rotación y DCL de una

molécula. A partir de estas líneas tanto usted como yo nos dedicaremos a estudiar los fundamentos físicos que permitirán explicar el funcionamiento del sistema, y para ello recurriremos a la figura 3 donde se puede fácilmente visualizar que el líquido ha adoptado otra forma, me aventuraría a decir que es una parábola pero en cuestiones de ciencia el sentido común se derrumba ante el sustento matemático y experimental, en vista de ello procuraré no dar opiniones a priori. Observando la parte derecha de la figura 3 podemos discernir que se ha realizado el aislamiento y ampliación de una molécula del líquido con su respectivo diagrama de cuerpo libre, previamente se ha elegido un sistema no inercial, esto significa poner un observador sobre la molécula, el mismo que tendría la certeza de estar en reposo siempre y cuando actúen sobre él las fuerzas adecuadas tales como la fuerza centrífuga CFF -siendo esta resultado de

aplicar la segunda Ley de Newton al movimiento circular-, el peso “ P ” inherente a la molécula debido a que esta posee masa, y la fuerza H que es la suma de las fuerzas que las demás moléculas ejercen sobre la molécula en análisis.

Una vez que hemos arribado a esta

etapa estamos en capacidad de sustentar cuantitativamente nuestros razonamientos o lo que yo llamaría modelarlo matemáticamente al sistema. Para nuestros propósitos nos auxiliaremos de ciertas ecuaciones que se imparten en los cursos de Física general, dicho esto manos a la obra:


6

Fig.4. Diagrama del cuerpo libre de una

molécula. Fuerza centrífuga

RmωmaF 2CFCF ==

Peso mgP =

...α.................... g

xωdx

dy

(2)y (1) igualando

)........(2 g

xωmg

xmωtgθ

)........(1 dx

dytgθ

mgP

xmωF

2

22

2CF

=

==

=

==

Es necesario comentar que para ascender al resultado “α ” ha sido esencial aplicar conocimientos elementales de cálculo y funciones trigonométricas tanto en la ecuación (1) como en la (2). El siguiente paso es igualar las expresiones y como “arte de magia” conseguimos una ecuación diferencial, siendo esta última el “santo grial” buscado por todo investigador al momento de estudiar un sistema. Hago énfasis en la expresión “santo grial” pues esa ecuación resume todo el comportamiento cuantitativo del fenómeno, a partir de este resultado lo que nos resta es resolver la ecuación diferencial a través de integración directa, tal y como sigue:

c2g

xωf(x)y

dx g

xωdy

g

xωdx

dy

22

2

2

+==

=

=

∫∫

De la función obtenida podemos deducir que estamos ante una parábola, caracterizada por la variable de segundo grado, pero además la constante de integración “c” nos informa que la parábola está trasladada a lo largo del eje “y”. Ahora la pregunta es ¿qué valor tiene “c”?, para esto haremos un análisis acerca de las regiones ocupadas por el líquido antes y durante la rotación, recuérdese que estamos estudiando un corte del cilindro; por ello hablamos de regiones y no de volúmenes.

Interpretando la figura 5 concluimos que la ecuación de la superficie del líquido en reposo y=0 nos define un área cero sobre el eje “x”, en cuanto a la figura 6 observamos que el líquido en rotación define una región sobre y bajo el eje “x”, pero la aparición de éstas regiones coloreadas de rojo, se sustenta en el hecho de que la región ocupada por el líquido sobre el eje “x” es igual a la región que ha desocupado el líquido bajo el mismo eje, en otras palabras; la suma algebraica de las áreas debe seguir siendo cero, traduciendo lo mencionado a expresiones matemáticas concluimos que la integral definida entre cero (centro del eje “x”) y “a” (radio del cilindro) es igual a cero.

Fig.5. Región definida por el líquido antes de

la rotación.


7

Fig. 6. Región definida por el líquido durante

la rotación.

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

=∴=

=+

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+−⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+=

=→+=

=→=

∫

3

ax

2g

ωy

6g

aω-

2g

xωy

6g

aω-c

0ac6g

aω

00c6g

(0)ωac

6g

aω

0xc6g

xω

0dx c2g

xωA

0A c2g

xωy

0A 0y

22

2

222222

32

3232

a

0

32

a

0

22

22

Hemos llegado prácticamente a las

instancias finales del estudio -menciono esto para no complicar el entendimiento del artículo-, una vez alcanzada la ecuación, se hace imprescindible mirarla nuevamente para disfrutar de su elegancia e intentar arrancarle secretos escondidos tras ella. Lo invito a usted amigo lector a que estudie la ecuación en forma más profunda para que obtenga un mejor entendimiento de la misma.

Antes de dar por terminado el artículo

aclaro que la función resultante, es decir la parábola, se encaja en el mundo bidimensional, sin embargo para adaptar el resultado a nuestra realidad únicamente tenemos que hacerla rotar a la figura

alrededor de su eje de simetría, para finalmente obtener un agradable paraboloide – elíptico (figura 7); el mismo que recibe un estudio detallado en la asignatura de análisis matemático.

Fig. 7. Paraboloide elíptico.

Conclusiones

• La segunda ley de Newton, los efectos gravitatorios y factores del movimiento circular son las variables físicas consideradas para explicar el funcionamiento del sistema.

• La forma adoptada por el líquido en

rotación está definida por la ecuación 0c c;αxy 2 <+= , que corresponde a

una parábola simétrica con respecto al eje “y”, y trasladada respecto al eje “x”. Desde estas líneas aprovecho para

enviar mis felicitaciones muy personales a las personas que están al frente del departamento de Física; por la realización del último concurso; en el cual, el presente artículo entró como tema de competencia.

Sugerencias, correcciones, preguntas,

discusiones científicas, agradecería me envíen al correo. Hasta la siguiente edición.

Bibliografía • www.sc.ehu.es/sbweb/fisica


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MODELAMIENTO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BRAZO ROBÓTICO CON 5 GRADOS DE LIBERTAD (5 DOF)

CONTROLADO POR JOYSTICK

Tayron Enrique Ramírez Mora Grupo de Electricidad y Sistemas Electrónicos

Universidad Técnica Particular de Loja Loja, Ecuador 11-01-608 [email protected]

Resumen – La habilidad que tenemos los humanos para realizar movimientos con nuestros extremidades superiores (brazos), nos permite una gran libertad y dominio de objetos. En este documento presentamos la simulación de un brazo robótico controlado por un joystick desde un PC, que debe ser comandado por un usuario. La capacidad de movimientos se logra al unir cada uno de los elementos por medio de las articulaciones que le permiten movilidad, además esta dotado de una pinza para la recolección y transporte de objetos. Abstract – The you enable that we have the humans to carry out movements with our superior extremities (arms), it allows us a great freedom and domain of objects, in this document we present the simulation of an arm robotic controlled by a joystick that should be commanded by an user, the capacity of movements it is possible when uniting each one of the elements by means of the articulations that also allow him mobility this endowed with a clip for the gathering and transport of objects. Términos Clave - DOF (Degress of fredom - Grados de Libertad), Servo Motor, Motor a Pasos, Joystick.

I. INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la robótica en los últimos años ha sido el pilar fundamental de la industria que ha implementado robots para acelerar los procesos de producción. Este artículo describe los primeros resultados de la realización de un brazo robótico con el objetivo de obtener de una manera experimental resultados en cuanto a la precisión de los movimientos y la cantidad de

carga útil que puede levantar y soportar (ver figura 1).

Fig. 1. Diagrama del Prototipo.

Un robot es un manipulador flexible, reprogramable y multifuncional, en contraposición a las máquinas automáticas, las que están diseñadas para realizar únicamente una tarea específica. En los robots, al igual que sucede con los seres humanos, para ejecutar cualquier tarea se debe analizar cuáles serán los movimientos necesarios y cuál será la fuerza que se necesita para realizar un trabajo. Un manipulador robótico [1] consiste en una secuencia de cuerpos rígidos llamados links (enlaces) que se conectan unos a otros mediante articulaciones, todo este sistema forma una cadena cinemática. Se dice que una cadena cinemática es abierta si, numerando secuencialmente los enlaces desde el primero, cada enlace está conectado mediante articulaciones exclusivamente al enlace anterior, y al siguiente, excepto el primero, que se suele fijar a una base, y el último, uno de cuyos extremos queda libre (pinza). Cada articulación puede ser rotacional o traslacional, según el enlace dado gire


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alrededor de un eje fijo al enlace anterior, o se deslice sobre él en línea recta. Estos dos tipos de articulaciones son las principales, aunque hay más. Se define grado de libertad (DOF) [2] como cada una de las coordenadas independientes necesarias para describir el estado de un sistema mecánico. Normalmente, en cadenas cinemáticas abiertas, cada par enlace-articulación tiene un sólo grado de libertad, bien rotacional o traslacional.

II. PRINCIPIO MECÁNICO

El movimiento rotacional [3] es muy importante para la Física, pues en todos los lados vemos objetos en rotación: engranajes, poleas, etc. Para el diseño de nuestro sistema debemos conocer las condiciones de equilibrio y estabilidad. Un cuerpo rígido es un objeto o un sistema de partículas, en el cual las distancias interparticulares (distancia entre partículas) están fijas y permanecen constantes. Para tener un movimiento rotacional necesitamos un eje fijo, que por lo común pasa a través de su centro de masa aunque no siempre es el caso. Para lograr algunas condiciones de equilibrio, además tratando de utilizar al mínimo los motores el principio básico es mover el centro de masa de cada uno de los brazos de tal manera que la base de apoyo quede lo más cercana a uno de los extremos utilizando un contrapeso, con lo que aumentamos la longitud útil del brazo. (ver figura 2.).

Fig. 2. Principio Mecánico.

Igual que con el movimiento de traslación, es necesaria una fuerza para producir un cambio de movimiento de rotación. La velocidad de cambio de rotación depende no solo de la magnitud de la fuerza sino también de la distancia perpendicular de su línea de acción con respecto al eje de rotación )(. θsenrr =⊥ . Donde θ (ver figura 3) es el ángulo entre el vector radial r y la fuerza F, esta distancia perpendicular se denomina brazo de momento o palanca. Los factores de fuerza y distancia se expresan en términos de su producto conocido como torque, este en el movimiento de rotación se puede considerar como análogo a la fuerza en el movimiento de traslación. O sea una fuerza no equilibrada o neta cambia el movimiento de traslación y un torque no equilibrado o neto cambia el movimiento de rotación.

Fig. 3. Torque y Brazo de Palanca.

Ahora consideramos las condiciones de equilibrio y definimos que un cuerpo esta en equilibrio mecánico cuando se satisfacen las condiciones para los equilibrios traslacional y rotacional:

∑∑

=

=

) (0

) (0

rotacionalequilibrioParai

altraslacionequilibrioParaFi

τ


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III. DISPOSITIVOS USADOS

La parte mecánica se ha hecho tratando de utilizar mecanismos ya diseñados y en casos especiales construirlos, como se puede observar al final en las imágenes, la base esta construida de una pieza obtenida de una impresora matricial, todo la parte de la barra donde se deslizan los cartuchos, utilizando el respectivo motor paso a paso para su movimiento, luego la cintura que esta construida de un cuadrado de aluminio, de 10 cm, montado sobre el eje de un motor paso a paso [4], luego esto soporta una barra que unida forma un brazo y este es el hombro que posee un motor paso a paso con un torque de 6 Kg/cm, después en la unión del codo tenemos un servo motor [5] que en su eje soporta el antebrazo. Cabe recalcar que en esta parte hemos utilizado un motor paso a paso que sirve para la apertura y cierre de la pinza, y además lograr el contrapeso necesario para el movimiento del mismo.

IV. PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS

En base a la experiencia obtenida y realizando la respectiva toma de datos tenemos lo siguientes:

TABLA I

Descripción mecánica de sus elementos. Longitud Angulo de

Barrido Base Enlace 1 Enlace 2 Enlace 3 Pinza

29 cm [X]* 10 cm [d]** 27 cm [c]** 27 cm [b]** 7 cm. [a]**

- 180 90 180

-

* Base de una impresora matricial ** Piezas construidas en barras de aluminio En la figura 4 se hace la descripción de los grados de libertad y sus respectivos movimientos posibles. Cada una de estas partes tiene un nombre haciendo analogía con un brazo humano:

o Base => Cuerpo o Enlace 1 => Cintura o Enlace 2 => Hombro o Enlace 3 => Codo o Pinza => Mano

Con lo que nuestro prototipo esta en la capacidad de alcanzar una longitud máxima de 37 cm, levantar 180 gramos y la apertura máxima de la pinza para recoger objetos es de 7 cm. Además consume 2.5 [A/h] por lo que hemos utilizado una fuente de alimentación de 7V [DC] de 3A.

Fig. 4. Cinemática del Brazo

V. SOFTWARE DE CONTROL

Para el movimiento y Control se ha desarrollado un software en LABVIEW 7.1 [6], que nos permite recoger los movimientos obtenidos por en joystick [7] y reproducirlos en nuestro prototipo. Este control lo realizamos utilizando el puerto paralelo de un PC y además una DAC USB 6008, puerto y tarjeta respectivamente que nos permiten la salida de los datos. A estos datos para poder aplicarlos a los motores debemos aplicarles una etapa de amplificación (Corriente I) por lo que también se ha diseñado 2 tarjetas de Circuitos Impreso (ver figura 5).


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Fig. 5. Tarjetas de Circuito Impreso.

Fig. 6. Pantalla Principal del Software.

Fig. 7. Descripción del Código.

VI. CONCLUSIONES En este documento presentamos un prototipo que simula simplemente los movimientos en forma coordenada, de un sistema, en la parte mecánica se ha tenido algunos problemas pues como no hemos implementado ningún tipo de dispositivos (sensores) de realimentación o fin de carrera, nuestro prototipo se mueve en función de la percepción del operador, con lo que corre el

riesgo de atascarse si el usuario no se percata de los movimientos. Se ha dado un inicio al estudio de las ecuaciones de la cinemática inversa y dar solución al problema de la planificación de trayectorias. Al realizar el cálculo con el principio antes anotado, en el momento de la simulación y experimentación se ha tenido que compensar el peso pues lo hemos calibrado a nuestro prototipo de una forma experimental de acuerdo a los resultados para obtener su desenvolvimiento correcto. En el futuro tenemos planeado presentar un prototipo con la capacidad de realizar movimientos en forma conjunta, dotado de sensores de fin de carrera y además que sea teleoperado.

APÉNDICE Imágenes del Prototipo terminado.


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Imágenes del Prototipo en funcionamiento.

REFERENCIAS [1] Apuntes de Robótica, Juan Domingo, Universidad de Valencia. [2]- Cinemática para Robots Móviles, Francisco José Rodríguez Urbano.´ - Modeling Impact on a One- Link Flexible Robotic Arm IEEE Transaction on Robotic

and Automatication Vol 7, NO 4, August 1991. [3] Física de Sears Semansky, Capitulo 8, Movimiento Rotacional y Equilibrio. [4]http://www.x-robotics.com/motorizacion.htm#MOTORES.PaP [5] http://www.x-robotics.com/motorizacion.htm#SERVOS [6] www.ni.com [7] www.genius.com , Joystick Max Fighter F23=U

Tayron E. Ramirez M. Profesional en Formación 9no Ciclo. [email protected] Experiencias: Trabajo en Telecomunicaciones dentro del área de Cableado Estructurado, actualmente

se desempeña realizando gestión productiva en el GESE, grupo NI.


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SIMULACIÓN DE CÓDIGOS DE LÍNEA EN MATLAB

Diego Orlando Barragán Guerrero Universidad Técnica Particular de Loja

Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones Loja - Ecuador

[email protected] RESUMEN El presente artículo tiene como fin simular algunos códigos de línea en Matlab. Asimismo, programar una interfaz gráfica que genere bits aleatorios para su posterior codificación. INTRODUCCIÓN La transmisión de datos en forma digital implica una cierta codificación. A la forma de transmisión donde no se usa una portadora se la conoce como transmisión en banda base. Los códigos de línea son usados para este tipo de transmisión. Existen varios tipos de códigos, entre ellos Unipolar NRZ, Polar NRZ, Unipolar RZ, Bipolar RZ (AMI), Manchester, CMI, etc. Algunos de estos códigos se muestran en la figura 1.

Fig.1. Códigos de línea usuales.

Algunas de las características deseables de los códigos de línea son:

Autosincronización: contenido suficiente de señal de temporización (reloj) que permita identificar el tiempo correspondiente a un bit.

Capacidad de detección de errores: la definición del código incluye el poder de detectar un error.

Inmunidad al ruido: capacidad de detectar adecuadamente el valor de la señal ante la presencia de ruido (baja probabilidad de error).

Densidad espectral de potencia: igualación entre el espectro de frecuencia de la señal y la respuesta en frecuencia del canal de transmisión.

Ancho de banda: contenido suficiente de señal de temporización que permita identificar el tiempo correspondiente a un bit.

Transparencia: independencia de las características del código en relación a la secuencia de unos y ceros que transmita.

FUNCIÓN UNRZ(h) El código Unipolar sin retorno a cero representa un 1 lógico (1L) con un nivel de +V durante todo el periodo de bit y un cero lógico (0L) con un nivel de 0 V durante todo el periodo de bit. La función siguiente simula esta codificación: function UNRZ(h) clf; n=1; l=length(h); h(l+1)=1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; if h(n) == 0 if h(n+1)==0 y=(t>n); else y=(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code UNIPOLAR NRZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on;


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axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); else if h(n+1)==0 y=(t<n)-0*(t==n); else y=(t<n)+1*(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code UNIPOLAR NRZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); end n=n+1; %pause; end Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 2:

Fig. 2. Función UNRZ(h).

FUNCIÓN URZ(h) El código Unipolar con retorno a cero representa un 1 lógico (1L) con un nivel de +V durante la mitad del periodo de bit y un cero lógico (0L) con un nivel de 0 V durante todo el periodo de bit. La función siguiente simula esta codificación: function URZ(h) %Example: %h=[1 0 0 1 1 0 1 0 1 0]; %URZ(h) clf; n=1; l=length(h); h(l+1)=1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; %Graficación de los CEROS (0) if h(n) == 0

if h(n+1)==0 y=(t>n); else y=(t==n); end d=plot(t,y);grid on title('Line code UNIPOLAR RZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); %Graficación de los UNOS (1) else if h(n+1)==0 y=(t<n-0.5); else y=(t<n-0.5)+1*(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code UNIPOLAR RZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); end n=n+1; %pause; end end Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 3:

Fig. 3. Función URZ(h).

FUNCIÓN PNRZ(h) El código Polar sin retorno a cero representa un 1 lógico (1L) con un nivel de +V durante todo el periodo de bit y un cero lógico (0L) con un nivel de - V durante todo


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el periodo de bit. La función siguiente simula esta codificación: function PNRZ(h) %Example: %h=[1 0 0 1 1 0 1 0 1 0]; %PNRZ(h) clf; n=1; l=length(h); h(l+1)=1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; if h(n) == 0 if h(n+1)==0 y=-(t<n)-(t==n); else y=-(t<n)+(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code POLAR NRZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); else if h(n+1)==0 y=(t<n)-1*(t==n); else y=(t<n)+1*(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code POLAR NRZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); end n=n+1; %pause; End Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 4:

Fig. 4. Función PNRZ(h).

FUNCIÓN BRZ(h) El código Bipolar con retorno a cero representa un 1 lógico (1L) con un nivel de +V durante la mitad del periodo de bit y un cero lógico (0L) con un nivel de - V durante la mitad del periodo de bit. La función siguiente simula esta codificación: function BRZ(h) %Example: %h=[1 0 0 1 1 0 1 0 1 0]; %BRZ(h) clf; n=1; l=length(h); h(l+1)=1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; if h(n) == 0 if h(n+1)==0 y=-(t<n-0.5)-(t==n); else y=-(t<n-0.5)+(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code BIPOLAR RZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); else if h(n+1)==0 y=(t<n-0.5)-1*(t==n); else y=(t<n-0.5)+1*(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code BIPOLAR RZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); end n=n+1; %pause; end Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 5:


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Fig. 5. Función BRZ(h).

FUNCIÓN AMINRZ(h) El código AMI representa los unos lógico por medio de valores alternadamente positivos (+V) y negativos (-V). Un cero lógico (0L) se representa con un nivel de 0 V. La función siguiente simula esta codificación: function AMINRZ(h) %Example: %h=[1 0 0 1 1 0 1 0 1 0]; %AMINRZ(h) clf; n=1; l=length(h); h(l+1)=1; ami=-1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; if h(n) == 0 if h(n+1)==0 y=(t>n); else if ami==1 y=-(t==n); else y=(t==n); end end d=plot(t,y);grid on; title('Line code AMI NRZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); else ami=ami*-1; if h(n+1)==0 if ami==1 y=(t<n); else

y=-(t<n); end else if ami==1 y=(t<n)-(t==n); else y=-(t<n)+(t==n); end end d=plot(t,y);grid on; title('Line code AMI NRZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); end n=n+1; %pause; end Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 6:

Fig. 6. Función AMINRZ(h).

FUNCIÓN AMIRZ(h) El código AMI con retorno a cero representa los unos lógico por medio de valores alternadamente positivos (+V) y negativos (-V) y un retorno a cero en la mitad del periodo del bit. Un cero lógico (0L) se representa con un nivel de 0 V. La función siguiente simula esta codificación: function AMIRZ(h) %Example: %h=[1 0 0 1 1 0 1 0 1 0]; %AMIRZ(h) clf;


17

n=1; l=length(h); h(l+1)=1; ami=-1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; if h(n) == 0 if h(n+1)==0 y=(t>n); else if ami==1 y=-(t==n); else y=(t==n); end end d=plot(t,y);grid on; title('Line code AMI RZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); else ami=ami*-1; if h(n+1)==0 if ami==1 y=(t<n-0.5); else y=-(t<n-0.5); end else if ami==1 y=(t<n-0.5)-(t==n); else y=-(t<n-0.5)+(t==n); end end d=plot(t,y);grid on; title('Line code AMI RZ'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); end n=n+1; %pause; end Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 7:


FUNCIÓN MANCHESTER(h) El código Manchester representa un 1 lógico (1L) con un nivel de +V durante la mitad del periodo de bit y un nivel de -V durante la otra mitad. Un cero lógico (0L) se representa con un nivel de - V durante la primera mitad del periodo de bit y con +V durante la segunda mitad. La función siguiente simula esta codificación: function MANCHESTER(h) %Example: %h=[1 0 0 1 1 0 1 0 1 0]; %MANCHESTER(h) clf; n=1; h=~h; l=length(h); h(l+1)=1; while n<=length(h)-1; t=n-1:0.001:n; if h(n) == 0 if h(n+1)==0 y=-(t<n)+2*(t<n-0.5)+1*(t==n); else y=-(t<n)+2*(t<n-0.5)-1*(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code MANCHESTER'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('one'); else if h(n+1)==0 y=(t<n)-2*(t<n-0.5)+1*(t==n); else


18

y=(t<n)-2*(t<n-0.5)-1*(t==n); end d=plot(t,y);grid on; title('Line code MANCHESTER'); set(d,'LineWidth',2.5); hold on; axis([0 length(h)-1 -1.5 1.5]); disp('zero'); end n=n+1; %pause; end Como ejemplo, ejecutamos lo que muestra la figura 8:


INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO La figura 9 muestra el entorno de la interfaz gráfica de usuario que simula varios códigos de línea.

Fig. 9. Programa line_code.

Esta interfaz trabaja de dos maneras. La primera es generando secuencias de bits

aleatorios al presionar el botón Random y la segunda ingresando el propios usuario los bits a codificar. En caso de que se ingrese un valor no binario, el programa informa de ese error, como lo muestra la figura 10:

Fig. 10. Corrección de errores al ingresar un

valor no binario.

Asimismo, la interfaz permite ver el espectro de algunos códigos de línea al presiona el botón Ver Espectros. Véase la figura 11:

Fig. 11. Espectro de códigos de línea.

CONCLUSIONES

La simulación de los diferentes códigos de línea en MATLAB es relativamente sencilla. Sin embargo, cabe decir que aún es necesario simular el resto de códigos.

Los códigos con retorno a cero poseen mayor ancho de banda debido al mayor número de transiciones que presentan.

REFERENCIAS

COUCH, L: Sistemas de Comunicación Análogos y Digitales.


19

RECONOCEDOR DE DÍGITOS MANUSCRITOS

Marcelo Valdiviezo C. Grupo de Electricidad y Sistemas Electrónicos

Universidad Técnica Particular de Loja Loja – Ecuador

Resumen— El principal objetivo por el cual se llevó a cabo el desarrollo de esta herramienta es mostrar a los estudiantes de Ingeniería las aplicaciones del Procesamiento de Señales Discretas así como la familiarización con el software Matlab. También se pretende publicar esta herramienta en una página Web para que los estudiantes accedan fácilmente a ella y realicen la descarga del software.

La herramienta presenta un entorno

mediante el cual se puede ingresar la imagen digitalizada de un número manuscrito para luego mediante el tratamiento se señales obtener como respuesta el carácter al que corresponde la imagen ingresada.

Imagen Digital: Un registro codificado digitalmente de la intensidad de la reflectancia o la radiación de un objeto o área. Cada elemento de la imagen digital tiene un valor de intensidad único para cada una de las bandas del espectro electromagnético empleadas. Procesamiento: Tratamiento de la información, Conjunto de operaciones que un ordenador realiza partiendo de un programa.

El procesamiento digital de imágenes es el conjunto de técnicas que se aplican a las imágenes digitales con el objetivo de mejorar la calidad ó facilitar la búsqueda de información.

Transformada Discreta de Fourier: la transformada de Fourier discreta, designada con frecuencia por la abreviatura DFT (del inglés discrete Fourier transform), y a la que en ocasiones se denomina transformada de Fourier finita, es una transformada de Fourier ampliamente empleada en tratamiento de

señales y en campos afines para analizar las frecuencias presentes en una señal muestreada, resolver ecuaciones diferenciales parciales y realizar otras operaciones, como convoluciones.

Correlación: Es una operación matemática que permite cuantificar el grado de similitud entre dos señales, aunque aparentemente no haya evidencias de coincidencia temporal entre ellas. Su aspecto recuerda la forma de la convolución: formalmente la diferencia entre ambas operaciones está en el signo (reflexión temporal) de unos de los operandos. Sin embargo, las propiedades y aplicaciones de las operaciones de correlación y convolución son distintas.

Hay correlación entre dos variables cuando éstas cambian de tal modo que los valores que toma una de ellas son, hasta cierto punto, predecibles a partir de los que toma la otra.

I. INTRODUCCIÓN Durante mucho tiempo la digitalización de caracteres manuscritos para su posterior procesamiento, se ha convertido en un problema por la carencia de herramientas con un aceptable porcentaje de éxito en el reconocimiento.

En la red podemos encontrar un

sinnúmero de herramientas que pueden dar muy buenos resultados si son explotadas al máximo, también software que nos facilita el cálculo y la visualización de fenómenos que difícilmente comprenderíamos con las explicaciones de los libros, así como potentes editores matemáticos que permiten la fácil


20

resolución de complejas ecuaciones. En este caso específico nos valemos de

las herramientas proporcionadas por Matlab para el análisis de imágenes y el tratamiento se señales.

Luego de adquirir una imagen de un

dígito manuscrito y digitalizarla a través de un scanner, obtenemos una matriz que será sometida a un proceso de comparación para poder discernir a que carácter corresponde.

II. EL PROGRAMA R.D.M (RECONOCEDOR DE DÍGITOS MANUSCRITOS) La aplicación R.D.M. ha sido programada bajo el entorno Matlab utilizando la versión 7.1.

Para la programación de la ventana

principal del programa se ha utilizado la aplicación guide (graphical user interface development environment) la cual facilita el diseño de ventanas, menús desenrrollables, etc. Con esta aplicación, es posible cargar los caracteres varias veces. Es posible, asimismo, compilar es archivo .fig y .m en un programa ejecutable.

En lo que al algoritmo se refiere la

variable de entrada del sistema es una matriz que corresponde a un mapa de píxeles de la imagen digitalizada. La imagen puede ser trazada desde el programa Paint, disponible en todo sistema operativo Windows.

Fig. 1. Dígito Manuscrito Digitalizado en

imagen de mapa de bits 20x20 pxls.

Fig. 2. Matriz de 20x20 correspondiente a la

imagen digitalizada en blanco y negro. Mediante la función imread podemos

llamar a una imagen que nos será presenta en una matriz con valores correspondientes a los colores de que está formada (para nuestro caso será blanco=1, negro=0).

Luego de que obtenemos la matriz

binaria de 20x20 que corresponde al número de píxeles de la imagen original, empezamos con el proceso matemático aplicando la función fft2 que nos devuelve la transformada discreta de fourier para una matriz de dos dimensiones.

El problema que se presenta es que

obtenemos como resultado una matriz compleja, para lo que nos valemos de la función abs que nos devuelve un arreglo de valores puramente reales, con lo cual podemos trabajar con la correlación mediante la función corr2 que nos realiza una comparación entre la matriz de la imagen ingresada y cada una de las matrices correspondientes a los números dígitos.

A partir de cada uno de los resultados

obtenidos de la correlación se calcula un porcentaje de error con la siguiente fórmula:

%error= [1-correlación(Imagen Ingresada,

plantillas)]*100 Con los valores de los porcentajes de

error formamos un arreglo y mediante la función min obtenemos el mínimo valor del arreglo.


21

El índice en el cual se encuentra el

valor mínimo, nos dará el número correspondiente al carácter ingresado.

III. FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA R.D.M.

Dado que la versión de Matlab 7.1 utilizada para el desarrollo del programa R.D.M no permite compilar el programa, debido al contenido de scripts, en primer lugar será necesario que los ficheros pertenecientes a esta aplicación se encuentren en el directorio actual de trabajo, para ello se emplea la opción Path Browser del menú, que es el programa que ayuda a definir la lista de directorios donde Matlab debe buscar los ficheros, tanto del sistema como de usuario.

Fig. 3. Pantalla principal de la aplicación

R.D.M. Una vez definido el directorio actual, para ejecutar la aplicación y abrir la pantalla principal, el usuario tecleará en la pantalla de comandos Matlab la palabra RDM, lo cual provocará la aparición de la pantalla principal del programa cuyo aspecto es el mostrado en la figura 3. Dentro de la ventana del programa encontramos dos botones debidamente identificados, al presionar el botón “Cargar Imagen” accedemos a un Path mediante el cual podemos ingresar la imagen previamente digitalizada, como se aprecia en la figura 4.

Fig. 4. Pantalla de ingreso de la imagen.

Finalmente se presiona el botón “Reconocer” lo cual nos presentará la imagen ingresada y el número debidamente identificado como nos muestra la figura 5.

Fig. 5. Pantalla que presenta el resultado del

número ingresado.

IV. CONCLUSIONES Se ha creado una herramienta sencilla,

versátil y de fácil utilización con la cual el alumno puede despertar interés en el estudio y la programación.

Cabe resaltar que el programa no tiene

un acierto del 100% ya que en sistemas de éste tipo es sumamente difícil lograr porcentajes elevados de efectividad, pero se ha tratado de obtener resultados aceptables.

Se ha realizado una prueba de 20

intentos de los cuales 15 han sido satisfactorios, lo que corresponde a un 75% de


22

acierto; recalcando que el mayor porcentaje se centra en números como el uno y el siete y el margen más amplio de error se encuentra en los números seis, nueve y cero.

REFERENCIAS

HTTP://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/DFT

HTTP://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/PROCESAMIENT

O_DIGITAL_DE_IMAGENES

HTTP://WWW.EDICIONSUPC.ES/FTPPUBLIC/PDFM

OSTRA/TL03009M.PDF


23

ENVASADO AUTOMÁTICO DE OBJETOS

Gabriel Berrú, David Benítez y Maximiliano Mendoza Universidad Técnica Particular de Loja

11-01-608, Loja - Ecuador [email protected], [email protected] y [email protected]

INTRODUCCIÓN El proyecto diseñado sirve para la automatización industrial del envasado de productos industriales alimenticios o farmacéuticos, tales como pastillas, caramelos, etc. Básicamente este proyecto utiliza circuitos integrados que contienen compuertas lógicas, y Flip-Flops, para la automatización del proceso antes mencionado; cabe recalcar que para el control del proceso de envasado se ha utilizado elementos fotosensibles, además se ha improvisado con el diseño de la parte mecánica, en lo que tiene que ver con poleas y motores de corriente continua, así como en la utilización de una banda transportadora, todo lo cual se ha instalado en una base de madera.

OBJETIVOS

• Afianzar conocimientos en el área de Electrónica Digital.

• Obtener experiencia en el manejo de circuitos integrados.

• Comenzar a desarrollar tecnología de manera autónoma.

• Aprender técnicas de diseño e implementación de circuitos.

LISTA DE MATERIALES

• 1 Codificador 74LS147 • 6 Decodificadores 74LS47 • 2 Registros Básicos CD4015 • 1 Inversor 74LS04 • 2 Compuerta OR 74LS32 • 4 Contadores 74LS192 • 3 Inversor con trigger Schmith 74LS14 • 6 Displays Ánodo común 7 segmentos • 15 Pulsadores • 3 Flip Flops tipo datos 74LS273 • Cable UTP.

• 1 relé de 5 V. • 1 transistor TIP121 • 2 foto celda • 2 láser • resistencias de 1 k • 2 motores DC • 4 poleas • 2 banda de caucho • 2 base de madera • Fuente de alimentación

• 74LS147. Es un Codificador de código

decimal a código BCD. • 74LS47. Es un Decodificador / excitador

de código BCD a 7 segmentos • CD4015. Es un circuito integrado que

contiene 2 Registros Básicos • 74LS04 Es un circuito integrado que

contiene 6 Inversores • 74LS32 Es un circuito integrado que

contiene 4 Compuertas OR de 2 entradas • 74LS192 Es un Contador ascendente-

descendente pre-iniciable • 74LS14 Inversor con trigger Schmith • 74LS273 Es un circuito integrado que

contiene 8 Flip flop tipo dato controlados por una sola señal de reloj

• NE555. Es un temporizador muy estable capaz de producir los pulsos de la elección del momento adecuado exactos

DESARROLLO DEL TRABAJO

1. El sistema cuenta con un teclado mediante el cual ingresamos primero el número de objetos que tenemos en stock o bodega, y se presenta en el primer display.

2. Segundo, el número de objetos que tenemos que envasar por caja o frasco, también se presenta en el segundo display.


24

3. Se activa mediante un pulsador el motor 1 para que funcione la banda que transporta los envases.

4. Luego el envase corta la luz que el láser proyecta a una fotocelda, enviando una señal que cuenta el número de envases y se presenta en un display. Esta señal también va a detener el motor de la banda que transporta los envases.

5. De esta manera se activa el motor 2 que hace funcionar la banda transportadora de los objetos.

6. Mediante una fotocelda y un láser colocado a los extremos de la banda transportadora, se cuenta ascendentemente el paso de los objetos y se los va presentando en un tercer display.

7. También en el primer display (número de objetos en stock) va decreciendo el numero de objetos a medida que pasan estos por la banda.

8. Luego el sistema se encarga de comparar los números de objetos que van pasando por la banda transportadora (tercer display) con los que el usuario desea cargar en el envase (segundo display). Si estos números son iguales, el comparador manda una señal para que motor 2 de la banda transportadora de objetos deje de funcionar.

9. Esta señal también activa el motor 1 para que funcione la banda que transporta los envases.

10. Luego se repiten los pasos desde el 4 hasta 9, hasta que en bodega existan objetos para pasar, es decir que se va a comparar que los objetos de bodega sean mayores a 0, caso contrario se manda una señal que detiene automáticamente los dos motores.

CIRCUITOS DEL PROYECTO

Ingresar números por teclado, y comparar este

con el número de pastillas envasadas. Estos datos se presentan en display.

LASER

MOTOR

U2ACERO

+V

+V

L1

+V

74LS8515A313A212A110A01B314B211B19B0

2IA<B3IA=B4IA>B

7A<B6A=B5A>B

DECENAS74F85

74F8515A313A212A110A01B314B211B19B0

2IA<B3IA=B4IA>B

7A<B6A=B5A>B

UNIDADE74F85

1234

DEC

1234

UNID

74LS1925CPU4CPD11 PL14MR9D310D21D115D0

12TCU 13TCD7Q36Q22Q13Q0

DECENAS

74LS1925CPU4CPD11 PL14MR9D310D21D115D0


UNIDAD

+V

TRIGGER

+V

RESET

abcdefg.

V+

+V

S1 S2 S3

S4S5S6

S7S8S9

abcdefg.

V+

74LS2476A32A21A17A0

3 LT5 RBI

14g 15f 9e 10d 11c 12b 13a

4RBO

U7

74LS2476A32A21A17A0

3 LT5 RBI

14g 15f 9e 10d 11c 12b 13a

4RBO

DECEN

2345

1

U6A

40157D9CP6MR 5Q0

4Q13Q210Q31/2

401515D1CP14MR 13Q0

12Q111Q22Q31/2

40157D9CP6MR 5Q0

4Q13Q210Q31/2

401515D1CP14MR 13Q0

12Q111Q22Q31/2

741471054321131211

97614

U1

1 2

0123

21 03

DEC

UNID

DEC0123

UNID

0123DEC

3

210

3210

UNID

gfedcbaDp0

gfedcbaDp1

987

654

123Dt

abcdefgDp0

abcdefgDp1

123456789

Dt

DEC

UNID

DEC UNID

DEC

UNID

Dp0Dp1

Dt

Dp0

Dp1

Dt

Elección del display para presentar datos. ELECCION DE DISPLAY

74LS2731 MR11CP18D717D614D513D48D37D24D13D0

19Q716Q615Q512Q49Q36Q25Q12Q0

STOCK

1234

5

PUNID

1234

0

PDEC1234

DISP5

1234

DISP6

+V

V25V

74LS2731 MR11CP18D717D614D513D48D37D24D13D0

19Q716Q615Q512Q49Q36Q25Q12Q0

USUARIO 1234

DISP2

1234

DISP1

STOCK

+V

V15V

+V

V35V

USUARIO

R11k

R21k

Control de pastillas en stock. PASTILLAS STOCK DESCENDENTE

MOTOR

V75V

RESET

+VV55V

1234

DECENAS

+V

V35V

1234

0

dec

74F1925CPU4CPD11 PL14MR9D310D21D115D0


DECENAS

L1

74LS8515A313A212A110A01B314B211B19B0

2IA<B3IA=B4IA>B

7A<B6A=B5A>B

DECEN74F85

74LS8515A313A212A110A01B314B211B19B0

2IA<B3IA=B4IA>B

7A<B6A=B5A>B

UNIDAD74F85

+V

V25V

+VV15V

1234

UNIDADE

ENTER

1234

7

unidade

LASER

74F1925CPU4CPD11 PL14MR9D310D21D115D0


UNIDAD

R31k

R21k

R11k

Control de los envases

MOTOR

LASER

1234

DISP4

+V

74LS192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCDQ3Q2Q1Q0

U14

V90V

+V

V85V

U12A74LS743 CP12 D14 S11 R1

11 CP212 D210 S213 R2

5Q1 6Q1__

9Q2 8Q2__

U9

74LS112J1K1CP1SD1RD1J2K2CP2SD2RD2

Q1Q1__

Q2Q2__

U11

+V

+V

S11

laser1

+V

pastill

tarros1

L3

U10D

L4

1234

DISP3

+V

74LS192CPUCPDPLMRD3D2D1D0

TCUTCDQ3Q2Q1Q0

U8

+V

L1

+V

74LS8515 A313 A212 A110 A01 B314 B211 B19 B0

2IA<B 3IA=B 4IA>B

7A<B 6A=B 5A>B

DECENAS74F85

74F8515 A313 A212 A110 A01 B314 B211 B19 B0

2IA<B 3IA=B 4IA>B

7A<B 6A=B 5A>B

UNIDADE74F85

1234

DEC

1234

UNID

74LS1925 CPU4 CPD11 PL14 MR9 D310 D21 D115 D0

12TCU 13TCD 7Q3 6Q2 2Q1 3Q0

DECENAS

74LS1925 CPU4 CPD11 PL14 MR9 D310 D21 D115 D0

12TCU 13TCD 7Q3 6Q2 2Q1 3Q0

UNIDAD

+V

TRIGGER

R61k

R71k

0123

2 1 03

DEC

UNID

10

3210

UNID

DEC

UNID

UNID

Control del encendido y apagado del motor.

MOTOR

RELE

RELE Y MOTOR

+V25V

DC VNO DATA

COMPARA

5V

COMPARA5V

CB

E

Q1ECG261

+V

V15V

ENTER

U1A

+V

V45V

74LS2731 MR11CP18D717D614D513D48D37D24D13D0

19Q716Q615Q512Q49Q36Q25Q12Q0

STOCK

R21k

R11k


25

Control de velocidad de un motor de corriente directa.

RESULTADOS OBTENIDOS Este circuito se puede aplicar en la automatización de sistemas de envasado de alimentos así como productos farmacéuticos que necesitan ser contados de manera sistemática y pausada. Además este circuito puede ser adaptado para que funcione como un contador de eventos, gracias a su mecanismo fotosensible. Cabe recalcar que su función básica es la de contar, por lo cual puede ser adaptado para distintos usos según el requerimiento del usuario. CONCLUSIONES

Se puede concluir que la utilización adecuada y correcta de circuitos integrados nos permite automatizar la mayoría de procesos industriales, y en su defecto todo. En el circuito se han utilizado elementos sensibles a la estática, por lo cual se trabajo con mucho cuidado y se utilizó una manilla especial para su armado. Cabe recalcar que casi todos los elementos tienen configuraciones diferentes en sus pines, por lo que se tuvo que tener muy en cuenta sus hojas de especificaciones. RECOMENDACIONES

Se recomienda tener cuidado con el

manejo y manipulación de los circuitos integrados.

Hay que poner atención en cada uno de los data-sheets, así como en las recomendaciones dadas por cada fabricante de los integrados utilizados.

Se recomienda no dejar inseguros los alambres de interconexión para evitar fallas indeseadas.

Una buena estrategia, es no dejar ningún pin desconectado, para evitar señales de ruido, que distorsionarán el resultado deseado.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Fundamentos de Sistemas Digitales.

Thomas L Floyd. Prentice Hall. España 1996.

Electrónica Digital de Tocci.


26

FEMLAB, INTROSPECCIÓN A LOS FENÓMENOS FÍSICOS A TRAVÉS DE PDEs

Francisco Sandoval, Gabriel Vire, Tutor: Ing. Marco Morocho

Universidad Técnica Particular de Loja Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones

[email protected], [email protected],[email protected]

RESUMEN: En este artículo se introduce al lector en un conocimiento básico de la plataforma de modelación y simulación de fenómenos físicos FEMLAB. Se indican las características principales del mismo, algunas posibles aplicaciones y se concluye con un ejemplo detallado. ABSTRACT: In this article it is introduced the reader in a basic knowledge of the modelling platform and simulation of physics phenomena FEMLAB, it is indicated the main characteristics of the same one, some possible applications and you concludes shortly with an example detailed of modelling in the software. INTRODUCCIÓN: Los fenómenos físicos que se suscitan en nuestro entorno son muy variados y provocados por diferentes fuentes, mas un punto en común entre muchos de ellos es que estos pueden ser analizados a través de PDEs (parcial differencial equations). De forma general podemos manifestar que FEMLAB es un ambiente interactivo, que permite modelar y resolver toda clase de problemas de carácter científico o de ingeniería basados en PDEs, a través del FEM (finite element method). Este software es una herramienta de ingeniería que permite realizar análisis multifísico en un ambiente interactivo. Al hablar de multifísica nos referimos al hecho

de poder introducir cuestionamientos de diferente índole en un mismo problema, por ejemplo, cuando se desea analizar el campo eléctrico a través de un cable coaxial y a la vez conocer la transferencia de calor en el mismo. Como se intuye, abarca dos campos diferentes de la Física, la electrostática y la transferencia de calor, los cuales pueden ser analizados en forma dual. FEMLAB esta diseñado con el propósito de permitir la modelación y simulación de los fenómenos físicos tan fácil como sea posible. Para lo cual el usuario pude acceder de forma independiente a cada una de las PDEs base, o utilizar los modelos de aplicación especializados que presenta el programa. Estos modelos físicos consisten en plantillas predefinidas e interfaces de usuario preparadas con las ecuaciones y variables para las áreas de la aplicación específica. A lo largo de este texto se tratará de ampliar estos conceptos generales del programa y dar a conocer la plataforma FEMLAB, su manera de uso, sus aplicaciones y algunos ejemplos que permitan complementar la explicación. INSTALACIÓN: FEMLAB trae consigo una guía que instruye en el proceso de instalación. Este software puede trabajar en conjunto con otros programas como MATLAB incluyendo Simulink, C y C++. Con el proceso de instalación además de la plataforma general del programa, también se almacenan en el computador otros importantes archivos como son la sección de documentos que instruyen al


27

usuario en todas las capacidades del programa desde una vista muy general en el documento Quick Start, hasta un detallado análisis de cada sección en el User’s Guide y los demás papers. De igual manera se incluye el paquete Model Library que contiene varios modelos completos que pueden ser utilizados en diferentes campos de ingeniería. Cada modelo incluye un documento donde existe una discusión técnica del mismo, sus resultados y se indica cómo configurar los parámetros necesarios. ASPECTOS GENERALES Como ya se lo ha dicho FEMLAB es una potente herramienta la cual, sin embargo, no requiere de profundos conocimientos de matemáticas o análisis numérico. El proceso para la evaluación de un fenómeno físico comienza por la definición del plano a utilizar ya sea 1D, 2D, 3D el cual puede ser en coordenadas cartesianas o cilíndricas, luego es necesario definir los tipos de Física a utilizar a través de la selección por medio de los módulos básicos que para la versión 3.1 son los siguientes:

Módulo de Ingeniería Química. Módulo de Ciencia de la Tierra. Módulo de Electromagnetismo. Módulo de Transferencia de Calor. Módulo MEMS. Módulo de Estructuras Mecánicas.

A continuación se ingresa a una plataforma CAD, donde se diseña en forma gráfica la estructura necesaria para efectuar el análisis, se coloca los respectivos límites que deben ir acordes con la ecuación diferencial parcial utilizada y el problema planteado, se procede a realizar la malla de la estructura, a resolver el problema y por último se presenta la etapa de postproceso, donde se pueden analizar los resultados obtenidos a través de varias herramientas que pone a disposición del usuario la interfase. Este procedimiento se apreciará de mejor manera con un ejemplo en lo posterior. Cabe aclarar que todo este proceso para desarrollar el problema, se lo puede implementar directamente, a través del

uso de la interfaz que para el hecho provee FEMLAB, o por medio de programación en MATLAB. Internamente, luego de que se introducen las propiedades de los materiales, cargas, fuentes o demás parámetros que se incluyen en las PDEs utilizadas, FEMLAB compila un juego de PDEs que representa el problema ingresado, es decir, un sistema de ecuaciones diferenciales parciales, para lo cual FEMLAB presenta tres caminos para describir PDEs a través de los modos de aplicación matemáticos:

Forma de Coeficientes: conveniente para los modelos lineales o casi lineales.

Forma General: Conveniente para los modelos no lineales.

Forma Débil: para modelos con PDEs en límites, bordes o puntos, o para modelos usando términos con mezcla de derivadas de espacio y tiempo. (Esta forma presenta muchos beneficios adicionales.)

Usando estos modos de aplicación, usted puede realizar varios tipos de análisis que incluye:

Estacionario y el análisis de dependencia del tiempo.

Lineal y análisis no lineal. Eigefrecuencia y el análisis modal.

Al resolver las PDEs, FEMLAB, como ya se lo mencionó, utiliza el método del elemento finito. El software ejecuta el análisis del elemento finito junto con la malla adaptable y el control de error usando una variedad de soluciones numéricas. Las PDEs forman la base para las leyes de ciencia y permiten modelar una gama muy amplia de fenómenos en el rango de la ciencia y la ingeniería. Por consiguiente, usted puede usar FEMLAB en muchas áreas de aplicación, como por ejemplo:

Acústica. Biociencia. Reacciones químicas. Difusión.


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Electromagnetismo. Dinámica de fluidos. Celdas de combustible y electroquímica. Geofísica. Transferencia de calor. Sistemas de Microelectromecánica

(MEMS). Ingeniería de microondas. Óptica. Flujo en medios porosos. Mecánica quántica. Componentes de radio frecuencia. Dispositivos semiconductores. Mecánica estructural. Propagación de ondas .

Además de esto, muchas aplicaciones en el mundo real implican acoplamientos simultáneos de un sistema de PDEs, multifisica. Por ejemplo, la resistencia interna de un conductor varía a menudo con la temperatura. MÓDULOS

Como ya se ha manifestado, el paquete de FEMLAB incluye una serie de librerías o módulos especializados para diferentes campos de la física los cuales encierran las leyes fundamentales, es decir, las PDEs y las características principales que las enmarcan. Estos módulos son la base fundamental para la mayoría de los problemas que pueda plantearse el usuario. A continuación se detalla a breves rasgos cada uno de los módulos principales que presenta el software. Dichos comentarios son tomados de la página Web del programa:

Chemical Engineering Module: Módulo

para ingeniería química que proporciona una manera poderosa de modelar procesos y equipos en el campo de ingeniería química por medio de una interfaz interactiva de uso gráfico. Se caracteriza por sus aplicaciones para transporte de masa, calor y momentum agrupados con reacciones químicas en geometría 1D, 2D y 3D. El módulo de ingeniería química aplica la tecnología más reciente para

solucionar ecuaciones parciales diferenciales (PDEs) a su experiencia en ingeniería química.

Earth Science Module: Este módulo

consta de un gran número de interfaces de modelado predefinidas y listas para usar para el análisis de flujos subsuperficiales. Estas interfaces permiten la rápida aplicación de las ecuaciones de Richard, ley de Darcy, la extensión de Brinkman de la ley de Darcy para flujos en medios porosos y las ecuaciones de Navier-Stokes para flujo libre. Además, el módulo puede modelar el transporte y reacción de solutos así como el transporte de calor en medios porosos.

Electromagnetics Module: módulo de

electromagnética que proporciona un entorno único para la simulación de propagación de ondas y electromagnética AC-DC en 2D y 3D. Aplica la tecnología más reciente a su experiencia en electromagnética.

El módulo de electromagnetismo se usa para el diseño de componentes en casi todas las áreas donde se necesita la simulación de campos electromagnéticos:

Componentes de sistemas de electricidad.

Sistemas microelectromagnéticos (MEMS).

Antenas. Guías de ondas y resonadores de

cavidad en ingeniería de microondas. Fibras ópticas. Guías de ondas fotónicas. Cristales fotónicos. Dispositivos activos en fotónica. Dispositivos semiconductores.

El Módulo de Electromagnetismo proporciona formulaciones e interfaces adaptadas a problemas de las siguientes áreas (para la última versión 3.2b):

Electroestática. Magnetoestática.


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Electromagnetismo de baja frecuencia. Propagación de ondas en-plano. Propagación de ondas axisimétricas. Completa propagación de ondas con

vectores en 3D. Análisis completo de modo de

vectores en 2D y 3D.

Heat Transfer Module: Este módulo resuelve problemas que involucran cualquier combinación de fenómenos de conducción, convección y radiación. Una amplia variedad de interfaces para el modelado permiten por ejemplo realizar estudios de radiación superficie a superficie, flujo no isotérmico, transferencia de calor en tejidos vivos y transferencia de calor en capas finas y corazas. Los detallados modelos ilustran ejemplos para diversas áreas de aplicación como enfriamiento electrónico y sistemas de potencia, procesado y producción térmica o tecnología médica y bioingeniería.

MEMS Module: Incluye aplicaciones

listas para usar que cubren aspectos como microfluídica más electromagnético estructurales, interacciones térmico estructurales y fluídico estructurales. La librería de modelos adjunta aporta detallados ejemplos que muestran cómo modelar mecanismos micro-electromecánicos como actuadores, sensores, y dispositivos microfluídicos. Los modelos, a menudo, tratan deformaciones grandes de piezas sólidas, que el software tiene en cuenta para los contornos móviles.

Structural Mechanics Module: Módulo

de mecánica estructural que proporciona un entorno de modelación especializado donde se complementa el poder de análisis de elementos finitos con su experiencia en mecánica estructural. Combinado con la modelación a base de ecuaciones de FEMLAB, ofrece combinaciones multifísicas ilimitadas y análisis tradicional de mecánica estructural en 2D y 3D.

A la par con estas módulos se incluyen una serie de modelos, como ya se insinuó, que no son más que ejemplos de aplicaciones para los diferentes módulos, los cuales incluyen cada uno un documento donde se encuentra el análisis técnico, la formulación analítica del problema, las indicaciones para plantear el problema en el software y la comparación con los resultados obtenidos. Pero de igual manera en caso de no encontrar uno que se adapte a las características de su planteamiento puede crear sus propios modelos a través de programación en MATLAB o utilizando la interfaz gráfica. FEMLAB EN ACCIÓN A continuación se presenta un ejemplo resuelto paso a paso, con el objetivo de presentar la construcción y solución de un modelo de electrostática en 3D.

Potencial Eléctrico entre cilindros concéntricos:

Definición del modelo:

El primer paso es definir un modelo global y construir su geometría. Este modelo consiste en dos cilindros concéntricos los cuales presentan diferente densidad de carga superficial, lo cual induce un campo eléctrico, por lo tanto se pretende hallar la distribución de campo y potencial eléctrico. El potencial escalar electrostático está relacionado con el campo eléctrico a través de la conocida expresión: E = -∇V. Como ( ) ρε =⋅∇ E ,

tenemos: ( ) ρε =∇⋅∇− V . Donde:

ε es la permitividad y ρ es la densidad de carga superficial.

Resultados

La gráfica final se muestra en la figura 1. En ella se puede apreciar una combinación de una gráfica de superficie y líneas de campo. La superficie representa la


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distribución de potencial eléctrico y presenta diferentes asignaciones de color para disímiles valores de potencial. Las líneas de campo, como se aprecia, se expanden de afuera hacia adentro y de igual forma presentan asignaciones de colores para los diferentes valores.

Figura 1. Potencial eléctrico (superficie),

líneas de campo eléctrico.

Modelación usando la interfaz gráfica.

Para empezar, ingrese al navegador de modelos de FEMLAB, haciendo clic en el icono que generalmente se encuentra en el escritorio, o accediendo a través de inicio/programas/FEMLAB.

Model Navigator: Para este modelo se utiliza el modo de aplicación de Electrostática. 1) En el Model Navigator haga clic en la

etiqueta new. 2) Seleccione 3D en la lista de Space

Dimension. 3) En la lista de modos de aplicación, abra la

carpeta FEMLAB, luego la de electromagnetismo y seleccione electrostática.

4) Acepte la opción por defecto (cuadratic Lagrange elements) para el tipo de elementos.

5) Clic Ok.

Figura 2. Model Navigator.

El modo de aplicación de electrostática, provee la ecuación predefinida y las condiciones límites lo cual facilita la creación del modelo, pero se debe incluir algunos detalles propios del problema.

Options and Settings: Del menú opciones, escoja constants, e ingrese la siguiente variable:

NAME EXPRESSION Q0 5e-12

Geometry Modeling

1) Del menú Draw seleccione la opción

Work Plane Settings, utilice las opciones por defecto, es decir, un plano xy con z=0. Esto le permite trabajar en un plano 2D.

2) Dibuje un círculo con radio 0.19 centrado en (0,0)

3) Dibuje un círculo con radio 0.05 centrado en (0,0)

Figura 3. Geometría 2D.


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4) En el menú Draw, escoja extrude, utilice por el momento las opciones por defecto. Esto permite acceder a una figura 3D similar a dos cilindros concéntricos de altura igual a la distancia ubicada en extrude, es decir 1m.

Figura 4. Geometría 3D.

Physics Settings

Ingrese las condiciones límites acordes con la siguiente tabla:

Figura 5. Boundary mode.

Subdomain Settings En este modelo son utilizados los materiales de la librería para definir los parámetros del material. 1) Abra el cuadro de diálogo Subdomain

Settings y seleccione el subdomain 1. 2) Clic en el botón cargar para abrir la

librería de materiales. 3) Seleccione Glass(quartz) de la lista de

materiales y clic en Ok. 4) Clic ok.

Mesh Generation: Inicialice la malla.

Figura 6. Mesh.

Computing the solution

Clic en el botón solve.

Postprocessing and visualization El potencial electrostático resultante es cero en el cilindro exterior y positivo en el interior. El usuario puede combinar varios tipos de representación en gráficas para los resultados y si lo desea obtener algunos valores numéricos pertinentes. A


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continuación se da los pasos a seguir para visualizar de mejor manera los resultados. 1) En el menú Postprocessing, seleccione

Plot Parameters. 2) Desactive el slice plot, suprimiendo el

visto bueno del cuadro correspondiente. 3) Seleccione los cuadros boundary y

streamlines para activarlos. (Debe apreciarse como en la figura 7).

Figura 7. Plot Parameters.

4) Clic en la barra streamlines. 5) Asegúrese de que en Predefined quantities

este seleccionada la opción Electric field. 6) Ingrese el valor de 50 en el campo de

edición de Number of Start points. 7) Seleccione tube en el cuadro de edición de

line type y coloque el valor del radio de los mismos en 0.4.

Debido a que el surface plot obstruye la vista de las líneas de campo eléctrico, es necesario ocultar parte de la superficie para poderlas apreciar, para lo cual hacemos lo siguiente: 1) En el menú options, seleccione supress y

a continuación supress boundaries. 2) Seleccione los límites que desea eliminar

de la Boundary list, utilizando la tecla ctrl, si es más de uno.

3) Clic ok para cerrar el cuadro de diálogo.

El gráfico debe visualizarse como se muestra en la figura 1. Para finalizar, usted puede crear un reporte a cerca de todo el trabajo realizado de manera sencilla seleccionando del menú file, la opción generate report. Este puede crearse en formato html o ser impreso directamente. En este informe se incluyen automáticamente todos los datos, variables, gráficos y demás aspectos importantes del diseño. Si desea que en el reporte aparezcan datos generales como nombre del diseño, al igual que del autor y la organización a la pertenece, etc. Seleccione en el menú file la opción model properties y modifique los datos antes de generar el reporte. Ejemplos Varios: A continuación se exponen a breves rasgos algunos ejemplos concernientes al campo de la electrónica y las telecomunicaciones extraídos de la página web de COMSOL, con la intención de dar una visión superficial al lector de la capacidad que tiene FEMLAB para la simulación y de algunas de las cosas que es posible hacer con este programa:

Generador en 3D:

Un rotor con imanes permanentes y un material magnético no lineal, está rotando dentro de un estator del mismo material magnético. El voltaje generado en los embobinados alrededor del estator es calculado como una función de tiempo. FEMLAB modela la rotación con la expulsión.


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Distribución de un modelo de Spice de un transistor bipolar integrado:

La velocidad de transición de un transistor bipolar integrado se investiga como una simulación tiempo-dependiente y tiempo-armónica. El transistor se fabrica del carburo de Silicón y está bien preparado para las aplicaciones que incluyen transiciones.

Efectos térmicos dentro de un conductor electrónico:

Enlace de las conexiones en un chip

H-bend microwave waveguide Este ejemplo involucra a una guía de onda rectangular para microondas con curvatura de 90º. Únicamente la componente del campo H no es cero en la dirección de propagación por esto se la conoce como H-curvatura.

Adaptador de guía de onda

Antena monocónica RF Las antenas cónicas son útiles para muchas aplicaciones debido a sus características de banda ancha y simplicidad relativa. Se estudia la impedancia de la antena y modelo de radiación como las funciones de frecuencia para una antena monocónica con una tierra finita.

Antena con dipolo magnético: Un dipolo magnético consiste en su forma más simple en transportar corriente a través de una bobina. Tres embobinados acoplaros juntos en un circuito de CA, constituye un sistema de radiación. Cambiando las fases de los embobinados, usted puede alterar el ángulo de la transmisión de las ondas.


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Potencial electrostático entre cilindros Este modelo consiste en dos cilindros con potencial electrostático opuesto. La diferencia de potencial entre estos induce un campo eléctrico en el vacío. En el gráfico resultante se muestra la distribución de potencial electrostático y las líneas de campo eléctrico.

Imán permanente en forma de U.

Como estos, son muchas las simulaciones de situaciones prácticas que pueden hacerse en este software y no solo en el campo del electromagnetismo sino, como

ya se lo ha mencionado a lo largo del artículo, en muchos otros campos de la física. CONCLUSIONES:

FEMLAB es una herramienta muy poderosa para la simulación de fenómenos físicos que involucren PDEs.

Para acceder a una simulación en este software puede realizárselo a través de la interfaz gráfica que dispone para este propósito el programa o a través de programación en MATLAB.

FEMLAB pone a disposición del usuario

un conjunto de módulos que pretende facilitar la creación de modelos.

BIBLIOGRAFÍA:

Conjunto de documentos de FEMLAB: Installation Guide Quick Start and Quick Reference FEMLAB User’s Guide FEMLAB Modeling Guide FEMLAB Model Library FEMLAB Report Generador

http://www.comsol.com/


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COMO QUEMAR PCB´S Y NO MORIR EN EL INTENTO

Bruno M. Valarezo C., Pablo R. Vallejo Z. Universidad Técnica Particular de Loja

Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones [email protected], [email protected]

Nos encontramos nuevamente en esta sección de ayuda al principiante y en esta ocasión vamos a tratar un tema que siempre ha sido un dolor de cabeza para los estudiantes en sus primeros años: el diseño y fabricación de las placas de circuito impreso o PCB´s (Printed Circuit Board). Antes de comenzar con el diseño, primero probamos el circuito electrónico en "protoboard" y así nos aseguramos que funciona perfectamente. El siguiente paso es realizar el ruteado de las placas para lo cual empleamos cualquier software, como TraxMaker que viene incluido con el paquete de CircuitMaker 2000, o incluso pueden ser diseñados a mano (aunque es poco práctico), para obtener un diseño como el mostrado en el grafico:

Fig.1. Diseño en Trax-Maker

Para pasar el diseño a la placa existen variados métodos, como el uso de materiales fotosensibles u otros conocidos como press and peel, pero este tipo de materiales son difíciles de encontrar en nuestro medio, por lo que lo más práctico es utilizar el método de

fotocopiado o impresión en láminas de acetato. En el momento de la impresión debemos recordar que este programa puede imprimir con reflejo, por lo que debemos asegurar que esta opción esté deshabilitada o el diseño nos quedará invertido. Con una impresora láser se imprime, o se fotocopia el diseño en el acetato, pero se recomienda que sea en fotocopia, ya que es más económico que hacerlo en impresora láser. El siguiente paso es preparar la placa virgen, se pule con lana de acero mas conocida como “lustre para ollas”. Esto con el fin de eliminar manchas provocadas por los dedos y para ayudar a la fijación del toner.

Fig. 2. Limpieza de la baquelita.

Recortamos la placa con las medidas respectivas y también el acetato. Colocamos el diseño sobre la placa comprobando que el lado impreso del acetato quede sobre el cobre de la baquelita y lo sujetamos con cinta adhesiva para que no se deslice. Ahora colocamos un papel sobre el acetato y pasamos la plancha caliente sobre la


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misma. Este proceso se utiliza para trasferir el toner del acetato al cobre. Se debe tener presente no exagerar con el planchado, ya que el acetato puede deformarse con lo que quedaría inútil. Una vez que verifiquemos que el toner se ha pegado en el cobre, retiramos con cuidado el acetato y para mejores resultados se puede repasar las pistas con marcador permanente, marcando círculos en cada parte donde se vaya a soldar, ya que al perforar parte del cobre desaparece. El siguiente punto es preparar la solución de percloruro férrico con un poco de agua. La mezcla debe tener un color café oscuro al colocar el ácido en el agua, la mezcla se calienta un poco (no preocuparse es por la reacción química). Hay que tener cuidado de no poner la solución en contacto con ningún metal, ya que ésta es muy corrosiva. Sumergimos la placa en la mezcla de percloruro férrico. Es recomendable mover constantemente hasta que el cobre que no esté marcado se elimine, caso contrario demorará mucho tiempo en marcarse el diseño en la placa.

Fig. 3. Baquelita en percloruro férrico,

Luego se limpia el toner con diluyente o con la misma lana de acero la placa. Una vez lista se puede perforar los agujeros con una broca adecuada al diámetro de los componentes a soldar, aproximadamente de 0.75 mm a 1 mm.

Fig. 4. Enfriamiento de la baquelita.

Para desechar el percloruro férrico se recomienda no hacerlo en los desagües que tengan tuberías metálicas. Dudas o comentarios pueden escribir a: [email protected] [email protected]


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¿Qué es Bluetooth?

Ángel F. Guamán Universidad Técnica Particular de Loja

Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones [email protected]

INTRODUCCIÓN

El nombre de la tecnología Bluetooth se tomó de un rey danés del siglo X llamado Harald Blåtand, cuya traducción es «diente azul», que se hizo famoso por sus habilidades comunicativas y sobre todo por iniciar el proceso de cristianización de la sociedad vikinga.

Bluetooth es una norma que define un estándar global de comunicación inalámbrica, que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:

• Simplificar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos, dispositivos de mano y dispositivos de Internet.

• Simplificar la sincronización de datos entre los dispositivos y otros ordenadores.

• Eliminar cables y conectores entre éstos.

• Ofrece la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.

Permite comunicaciones, incluso a través de obstáculos, a distancias de hasta unos 10 metros. Esto significa que, por ejemplo, puedes oír tus mp3 desde tu comedor, cocina, cuarto de baño, etc. También sirve para crear una conexión a Internet inalámbrica desde tu portátil usando tu teléfono móvil. Un caso aún más práctico es el poder sincronizar libretas de direcciones, calendarios etc. en tu PDA, teléfono móvil,

ordenador de sobremesa y portátil automáticamente y al mismo tiempo. El Bluetooth Special Interest Group (SIG), una asociación comercial formada por líderes en telecomunicación, informática e industrias de red, está conduciendo el desarrollo de la tecnología inalámbrica Bluetooth y llevándola al mercado. Su finalidad es desarrollar, publicar y promover las especificaciones inalámbricas a corta distancia para la conexión entre dispositivos móviles, así como gestionar los programas de calidad para que los usuarios disfruten de más prestaciones. Los promotores de Bluetooth incluyen Agere, Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia y Toshiba, y centenares de compañías asociadas. Posteriormente se han ido incorporando muchas más compañías, y se prevé que próximamente lo hagan también empresas de sectores tan variados como: automatización industrial, maquinaria, ocio y entretenimiento, fabricantes de juguetes, electrodomésticos, etc., con lo que en poco tiempo se nos presentará un panorama de total conectividad de nuestros aparatos tanto en casa como en el trabajo.

En ese entonces ya se podía encontrar en el mercado una tecnología inalámbrica, los infrarrojos, pero aspectos como su ancho de banda o su operatividad (tiene que haber línea visual entre los dispositivos) no han permitido el asentamiento esperado en el mercado. Fue entonces cuando se llegó a la conclusión de que una solución de acceso por radio a bajo coste podía abrir un nuevo concepto absolutamente nuevo, permitir la conectividad


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entre dispositivos en ausencia de cables y sin la necesidad de que hubiera línea visual entre emisor y receptor, incluso sin la necesidad de estar en la misma habitación.

CARACTERÍSTICAS

• La arquitectura del hardware, un dispositivo Bluetooth está compuesto por dos partes: un dispositivo de radio, encargado de modular y transmitir la señal, y un controlador digital, integrado por una CPU, encargada de atender las instrucciones relacionadas con Bluetooth del dispositivo anfitrión, y un procesador de señales digitales.

• Establecimiento de redes Bluetooth. Tiene la característica de formar redes en una topología donde un dispositivo hace las veces de maestro y hasta siete más operando como esclavos. Esta configuración se conoce como piconet. Un grupo de piconets, no más de diez, es referido como Scatternet.

• Tecnología inalámbrica. Reemplaza la conexión alámbrica en distancias que no exceden los 10 metros o una opcional de 100 m con repetidores, alcanzando velocidades del rango de 1Mbps.

• Comunicación automática. La estructura de los protocolos que lo forman favorece la comunicación automática sin necesidad de que el usuario la inicie.

• Bajo consumo de potencia. Lo pequeño de los dispositivos y su portabilidad requieren de un uso adecuado de la energía, por lo que se ideó una solución implementada en un solo «chip» de 9x9 milímetros integrado por transistores de tecnología CMOS, y un consumo inferior en un 97% al de un teléfono móvil.

• Bajo costo. Los dispositivos de comunicación que soporta pueden experimentar un incremento en su costo no mayor a 20 dólares con tendencia a bajar. Asimismo, su

operación se efectúa bajo una banda de frecuencias no licenciada (2.4GHz), lo que ayuda a su bajo costo.

• Integración de servicios. Puede soportar transmisiones de voz y datos de manera simultánea.

• Transmisión omnidireccional. Debido a que basa su comunicación en radiofrecuencia, no requiere línea de vista y permite configuraciones punto multipunto.

• Seguridad. Utiliza Spread Spectrum Frequency Hopping como técnica de multiplexaje, lo que disminuye el riesgo de que las comunicaciones sean interceptadas o presenten interferencia con otras aplicaciones. Provee también especificaciones para autenticar dispositivos que intenten conectarse a la red Bluetooth, así como cifrado en el manejo de llaves para proteger la información.

• La frecuencia de radio con la que trabaja está en el rango de 2,4 a 2,48 GHz, con la posibilidad de realizar hasta 1.600 saltos por segundo entre las 79 frecuencias soportadas en intervalos de 1 MHz, esto significa que pueden operar varios dispositivos bajo el mismo radio de acción sin interferencias de ningún tipo, además de brindar mayor seguridad y robustez. Además esta es un rango de frecuencias abierto y no se necesita ninguna licencia del gobierno.

APLICACIONES Y ALTERNATIVAS

Las aplicaciones que puede haber con esta tecnología son de lo más variado. Desde la implementación de una red inalámbrica hasta la posibilidad de transferir una fotografía de una cámara a nuestro móvil para enviarla por correo electrónico, o transferirla a nuestra impresora para imprimirla en ausencia de hilos.


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Las posibilidades de uso de esta tecnología son muchas, especialmente a nivel usuario.

• Teléfono 3 en 1: Un mismo teléfono lo podemos utilizar como fijo, si se encuentra dentro del radio de acción del punto de acceso instalado en nuestra casa, como teléfono móvil si nos encontramos fuera del radio de acción del punto de acceso de nuestra casa, y por último, como medio de acceso a nuestros contactos, teléfonos, correo electrónico, etc.

• Escritorio inalámbrico: Bluetooth nos ofrece la posibilidad de eliminar los molestos cables que utilizamos en nuestro equipo. Desde un teclado inalámbrico, pasando por el ratón, incluso un disco duro portátil que se comunique mediante esta tecnología.

• Sincronización continua: Los dispositivos Bluetooth mantienen constantemente la información sincronizada, por lo que si modificamos en nuestro PC y la misma estaba almacenada en nuestro PDA, se modificará automáticamente.

• Dispositivos manos libres: Ésta ha sido una de las primeras aplicaciones que se han encontrado en el mercado. El uso de estos dispositivos permite acceder a la información de los contactos, enviar correo electrónico, etc.

• Portátil o PDA como teléfono: Mediante unos auriculares inalámbricos podemos acceder a nuestro portátil o PDA y realizar llamadas como si de un teléfono se tratase.

REFERENCIAS

http://www.zonabluetooth.com/que_es_bluetooth.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Bluetooth http://www.bluetooth.com/


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BIOGRAFÍA

LEONHARD EULER

Leonhard Euler (1707-1783), matemático suizo, cuyos trabajos más importantes se centraron en el campo de las matemáticas puras, campo de estudio que ayudó a fundar. Euler nació en Basilea y estudió en la Universidad de Basilea con el matemático suizo Johann Bernoulli, licenciándose a los 16 años. En 1727, por invitación de la emperatriz de Rusia Catalina I, fue miembro del profesorado de la Academia de Ciencias de San Petersburgo. Fue nombrado catedrático de física en 1730 y de matemáticas en 1733. En 1741 fue profesor de matemáticas en la Academia de Ciencias de Berlín a petición del rey de Prusia, Federico el Grande. Euler regresó a San Petersburgo en 1766, donde permaneció hasta su muerte. Aunque obstaculizado por una pérdida parcial de visión antes de cumplir 30 años y por una ceguera casi total al final de su vida, Euler produjo numerosas obras matemáticas importantes, así como reseñas matemáticas y científicas.

En su Introducción al análisis de

los infinitos (1748), Euler realizó el primer tratamiento analítico completo del álgebra, la teoría de ecuaciones, la trigonometría y la geometría analítica. En esta obra trató el desarrollo de series de funciones y formuló la regla por la que sólo las series convergentes

infinitas pueden ser evaluadas adecuadamente. También abordó las superficies tridimensionales y demostró que las secciones cónicas se representan mediante la ecuación general de segundo grado en dos dimensiones. Otras obras trataban del cálculo (incluido el cálculo de variaciones), la teoría de números, números imaginarios y álgebra determinada e indeterminada. Euler, aunque principalmente era matemático, realizó también aportaciones a la astronomía, la mecánica, la óptica y la acústica. Entre sus obras se encuentran Instituciones del cálculo diferencial (1755), Instituciones del cálculo integral (1768-1770) e Introducción al álgebra (1770).

Fuente: Biblioteca de Consulta

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BUEN HUMOR

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Revista En Corto Circuito11(Enero 2007)

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