Sistema Básico de Comunicación con F.O.P. -...

Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

AUTOR: Miguel Rubio García.DIRECTOR: Lluis F. Marsal Garví.

FECHA: Junio / 2001.

A mi familia.

Índice PFC: Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

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0.- Índice.


1

Página.

1.- Memoria descriptiva. 5

1.1.- Objeto del proyecto. 6

1.2.- Antecedentes. 6

1.3.- Aplicaciones del Proyecto. 6

1.4.- Bases teóricas. 71.4.1.- Propiedades físicas de las ondas electromagnéticas. 71.4.2.- Ley de Snell. 81.4.3.- Principio de la reflexión interna total. 91.4.4.- El espectro electromagnético. 10

1.5.- La Fibra Óptica. 111.5.1.- Tipos de fibra. 14

1.5.1.1.- Tipos de fibra según el modo. 141.5.1.2.- Tipos de fibra según su índice de refracción. 151.5.1.3.- Tipos de fibra según el material. 17

1.5.2.- Degradación de la señal en los sistemas de fibra óptica. 191.5.2.1.- Dispersión. 201.5.2.2.- Atenuación. 21

1.5.3.- Aplicaciones de la fibra óptica. 231.5.4.- Ventajas e Inconvenientes de la Fibra Óptica. 261.5.5.- Otras alternativas de cableado. 28

1.6.- Elementos de un sistema básico de comunicación. 361.6.1.- Emisor óptico. 371.6.2.- Receptor óptico. 41

1.7.- Consideraciones sobre el diseño del sistema básico de comunicación con fibra óptica de plástico. 43

1.7.1.- Fibra óptica de plástico (FOP). 441.7.2.- Definición del tipo de comunicación. 461.7.3.- Descripción del sistema completo. 48

1.7.3.1.- Funcionamiento en Modo 'BNC'. 511.7.3.2.- Funcionamiento en Modo 'Serie'. 52

1.7.4.- Protocolo de comunicación. 521.7.5.- La UART ( Universal Asynchronous Receiver / Transmitter ). 55

1.7.5.1.- Los registros de la UART. 551.7.5.2.- Programación de la UART. 561.7.5.3.- Pins del puerto serie. 57

1.8.- Conclusiones 58

1.9.- Resumen del Presupuesto 59Referencias. 59


2

Página.

2.- Memoria de cálculo. 60

2.1.- Inrtroducción. 61

2.2.- Descripción del sistema. 612.2.1.- Etapa de alimentación. 61

2.2.1.1- Justificación y esquema eléctrico. 612.2.1.2.- Cálculos y resultados. 62

2.2.2.- Detector de la comunicación. 622.2.2.1.- Justificación y esquema eléctrico. 622.2.2.2.- Cálculos y resultados. 632.2.2.3.- Simulación Pspice. 66

2.2.3.- Emisor de Óptico. 682.2.3.1.- Justificación y esquema eléctrico. 692.2.3.2.- Cálculos y resultados. 702.2.3.3.- Simulación Pspice. 71

2.2.4.- Receptor de Fibra Óptica. 712.2.4.1.- Justificación y esquema eléctrico. 72

2.2.5.- Circuito completo. 722.2.5.1.- Esquema eléctrico. 732.2.5.2.- Simulación Pspice. 74

2.3.- Resultados Experimentales. 752.3.1.- Problemas encontrados y soluciones adoptadas. 75

2.3.1.1.- Oscilación. 752.3.1.2.-Capacidad superflua . 772.3.1.3.- Resultado final. 77

2.3.2.- Pruebas y tests. 782.3.3.- Resultados numéricos obtenidos. 82

2.3.3.1.- Variaciones en función de la frecuencia detrabajo. 822.3.3.2.- Variaciones en función de la intensidad detrabajo. 83

2.3.4.- Pruebas de transmisión de datos. 872.3.5.- Pruebas de transmisión con cable coaxial. 91

2.4.- Cálculo de las pistas de cobre. 92

2.5.- Software. 93

Referencias 95


3

Página.

3.- Presupuesto. 96

3.1.- Mediciones. 97

3.2.- Precios. 105

3.3.- Aplicación de precios. 113

3.4.- Resumen del presupuesto. 121

4.- Pliego de condiciones. 122

4.1.- Condiciones generales. 1234.1.1.- Objetivo del pliego. 1234.1.2.- Descripcion general del montaje. 123

4.2.- Reglamentos y normas. 124

4.3.- Materiales. 1244.3.1.- Condiciones de los materiales. 1244.3.2.- Especificaciones de los materiales. 125

4.3.2.1.- Especificaciones eléctricas. 1254.3.2.1.1.- Conductores eléctricos. 125

4.3.2.1.1.1.- Cables de alimentación. 1254.3.2.1.1.2.- Cable Coaxial. 126

4.3.2.2.- Conductores ópticos. 1274.3.2.3.- Placas de circuito impreso. 1284.3.2.4.- Elementos de conexion. 128

4.3.2.4.1.- Zócalos. 1284.3.2.4.2.- Conector tipo BANANA. 1294.3.2.4.3.- Conector tipo BNC. 1294.3.2.4.4.- Conectores ópticos. 1304.3.2.4.5.- Conexionado de las placas al PC. 131

4.3.3.- Ensayos, verificaciones y ajustes. 132

4.4.- Condiciones de ejecución. 1334.4.1.- Descripción del proceso. 133

4.4.1.1.- Compra y preparación del material. 1334.4.1.2.- Fabricación de los circuitos impresos. 1334.4.1.3.- Preparación del mecanizado. 1344.4.1.4.- Soldadura de los componentes. 135

4.5.- Condiciones económicas. 1384.5.1.- Revisión de precios. 1384.5.2.- Contrato. 1384.5.3.- Responsabilidades. 138


4

Página.

4.5.4.- Rescisión del contrato. 138

4.6.- Condiciones facultativas. 139

4.7.- Conclusiones. 140

5.- Anexo. 141

5.1.- Anexo 1: Listado del programa. 142

5.2.- Anexo 2: Placa de circuito impreso. 149

5.3.- Anexo 3: Bibliografia y software. 1515.3.1.- Bibliografia. 1515.3.2.- Paginas de internet consultadas. 1515.3.3.- Data sheets y application notes 1525.3.4.- Software utilizado. 153

Memoria Descriptiva. PFC: Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

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1.- Memoria Descriptiva.


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1.1.- Objeto del proyecto.

El objeto del presente proyecto pretende introducir los conceptos básicos dela fibra óptica por lo que se ha realizado el estudio, diseño, fabricación y test de unsistema de comunicaciones basado en Fibra Óptica de Plástico (FOP).

Se ha procurado realizar el proyecto de forma que cualquier persona, ya bienentendida o más novel en el campo de los sistemas de transmisión por fibra óptica,pueda llegar a realizar prácticas o desarrollar aplicaciones concretas.

La placa construida, además, contendrá la posibilidad de transmitir a travésde cable coaxial con lo cual se podrán observar claramente las diferencias de utilizaruno u otro sistema de forma sencilla, usando por ejemplo, un osciloscopio.

La otra característica importante del sistema que se desea montar, es quecontendrá, además, un puerto serie para ser conectado mediante un cable del estándarEIA-232 al puerto serie de sistemas como ordenadores personales,microcontroladores, autómatas programables (PLC), instrumentos de medida einstrumentación, y muchos mas aparatos y sistemas que utilizan el sistema detransmisión vía serie para comunicarse entre ellos.

1.2.- Antecedentes.

Después de hacer una búsqueda en bases de datos de proyectos tanto de laURV como de la UPC entre otras universidades, y consultas en bases de datos yproductos de varios fabricantes, se han encontrado sistemas que se utilizan paratransmitir datos entre PCs a través del puerto serie y por fibra óptica [1], pero no se haencontrado ningún sistema que permita ser una placa de evaluación con puntos deprueba, comparación de sistemas, entradas desde un generador de funciones, etc.,además de la transmisión serie, como es el caso del proyecto que realizamos.

Por este motivo se decidió diseñar este sistema que permite a cualquierpersona con básicos conocimientos de electrónica, entender rápidamente y de unaforma sencilla como funcionan los sistemas de transmisión de datos en entornosindustriales usando la fibra óptica plástica. Sistema que podría ser utilizado en centrosdocentes con la finalidad de facilitar el aprendizaje de los alumnos sobre lascomunicaciones a través de fibra óptica de plástico.

1.3.- Aplicaciones del proyecto.

El presente proyecto, es una herramienta útil para ser utilizada como sistemade pruebas de caracterización de la fibra óptica, tanto del cable en sí mismo como delos emisores y receptores que se utilicen. Pudiendo ser variados por emisores yreceptores de mayores prestaciones ya que el sistema montado es totalmentecompatible con otros sistemas de velocidades y alcance superiores a los estudiadosaquí.


7

Además, como aplicaciones añadidas, se pueden realizar practicas detransmisión de datos entre diversos sistemas y dispositivos que utilizan el sistema decomunicación serie para comunicarse.

El sistema cuenta por otro lado de un canal por cable coaxial, por lo que laspruebas de comunicación por fibra óptica podrán ser comparadas en todo momento yademás de forma simultánea con la transmisión a través de este medio.

Por todo ello la placa de comunicaciones a través de fibra óptica de plástico,podría resultar de gran utilidad para aplicaciones didácticas, donde los alumnospodrían practicar directamente con la placa y así entender fácilmente elfuncionamiento de los sistemas de fibra óptica mas utilizados en el ámbito industrial.

Por otro lado, se pueden utilizar un gran número de aplicaciones queacompañarían al sistema realizado; desde confeccionar nuevos programas de softwarepara el control, hasta desarrollar nuevos sistemas que podrían conectarse al mismo yformar una red de sistemas, unidos todos ellos por fibra óptica.

1.4.- Bases teóricas.

1.4.1.- Propiedades físicas de las ondas electromagnéticas.

Las ondas electromagnéticas, como la luz, las ondas de radio, radar,televisión, rayos-x y microondas por ejemplo, se propagan a través del espacio a unavelocidad de 300.000 km/s, la velocidad de la luz.

Una onda electromagnética consiste básicamente en campos eléctricos ymagnéticos oscilando en ángulo recto entre ellos y con la dirección de propagación,como se observa en la figura 1.1.

Figura 1.1. Ondas electromagnéticas.


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Las características principales de las ondas electromagnéticas, son suamplitud y su frecuencia o longitud de onda, relacionadas según la siguiente formula(1.1) que se cumple sólo en el vacío:

λ = c · T (m) (1.1)

T = 1 / f (s) (1.2)

Donde ,λ es la longitud de onda de la señal en metros.c es la velocidad de la luz. c=300.000km/s.T es el periodo de la señal en segundos.f es la frecuencia de la señal en hertzios.

Pero las ondas electromagnéticas se transmiten de forma diferente según elmedio por donde circulen, es decir, según el índice de refracción del material queatraviesen.

El índice de refracción (n) de un material, se define como sigue:

n = 0n

c(1.3)

Donde n0, es la velocidad con que se propaga la luz en el material.

1.4.2.- Ley de Snell.

Cuando las ondas electromagnéticas pasan de un medio con un índice derefracción n1, a otro medio con un índice de refracción diferente n2, se produce undesvío de la dirección que llevaba la onda, ya sea por el fenómeno de refracción o dereflexión.

La ley matemática que relaciona el rayo incidente y el refractado se conocecomo "Ley de Snell". Esta ley muestra que existe una dependencia entre los ángulosde incidencia y refracción con los índices de refracción de los dos materiales (1.4).

n1sinφ1 = n2sinφ2 (1.4)

O expresando la relación entre los índices de refracción de los materiales:

2

1

1

2

sin

sin

n

n

φφ

= (1.5)


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Donde,φ1 , es el ángulo de incidencia del rayo sobre un material con distintoíndice de refracción.φ2, es el ángulo de refracción con el que el rayo atraviesa elmaterial.n, es el índice de refracción del material.

φ1

φ2

Figura 1.2. Reflexión y refracción de la luz.

1.4.3.- Principio de la reflexión interna total.

Cuando n1 es mayor que n2, el ángulo de refracción es siempremayor que el ángulo de incidencia. Así cuando el ángulo de refracción esφ2= 90º, el ángulo de reflexión será según la ecuación (1.4):

n1sinφ1 = n2sin (90º) = n2 (1.6)

sinφ1 = 1

2

n

n= sinφc (1.7)

Donde φc, es el ángulo crítico, que despejando de (1.7) se obtiene:

φc = sin-1

1

2

n

n(1.8)


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Con ángulos de incidencia superiores al ángulo crítico, las ondas sonreflejadas al medio del que provenían cumpliendo el principio de la reflexión internatotal o TIR (Total Internal Reflection) descubierto por el científico británico JohnTyndall a mediados del siglo XIX [2].

1.4.4.- El espectro electromagnético.

Las ondas electromagnéticas las encontramos clasificadas, según sufrecuencia o longitud de onda en el espectro electromagnético.

Espectro Electromagnético

Longitud de onda Frecuencia Nombre

<10 pm >30.000.000 THz Rayos Cósmicos

10-100 pm 30.000.000-3.000.000 THz Rayos Gamma

0.1-10 nm 3.000.000-30.000 THz Rayos-X

10-200 nm 30.000-1.500 THz Ultravioleta

200-280 nm 1.500-1.070 THz Ultravioleta (UVC)

280-315 nm 1.070-950 THz Ultravioleta (UVB)

315-400 nm 950-750 THz Ultravioleta (UVA)

400-750 nm 750-400 THz Luz Visible

0.750-1000 µm 400-0,3 THz Infrarrojos

1-100 mm 300-3 GHz Microondas

>100 mm <3 GHz Ondas de Radio

Tabla 1.1. Espectro electromagnético


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De todo el espectro, las únicas visibles son las que tienen una longitud deonda de entre 400 nm y 750 nm.

Figura 1.3. Rango de luz visible

1.5.- La Fibra Óptica.

La transmisión de las ondas de forma guiada a través de un dieléctrico, fueinicialmente estudiada a principios del siglo XX [2], pero no fue hasta mediados deeste siglo, que se propuso utilizar la fibra óptica como medio de comunicación.

La fibra óptica suele utilizar para la transmisión de datos la zona del espectroelectromagnético correspondiente a los infrarrojos (Tabla 1.1) para interconexiones degran capacidad y larga distancia, pero en sistemas como la Fibra Óptica de Plástico(FOP), se suele usar también las ondas de luz visible (Figura 1.3.).

La fibra óptica básicamente está formada por un núcleo o "core" por el quese propagan las ondas, envuelto por un recubrimiento o "cladding" de menor índice derefracción y una funda o "jacket" de material plástico (PVC) que tiene la función deproteger a la fibra de los elementos externos que le pudieran afectar.

Figura 1.4. Composición de la fibra óptica.


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Lo que permite la transmisión de las ondas en el interior de la fibra, es ladiferencia de los índices de refracción que poseen.

El índice del núcleo (n1) es siempre es superior al del cladding (n2), por loque todas las ondas que se propagan en el interior de una fibra e inciden con unángulo mayor al ángulo crítico, son reflejadas por el cladding con un ángulo igual alde incidencia. Estas ondas a continuación vuelven a incidir con el mismo ángulo en ellado opuesto del cladding y vuelven a sufrir una reflexión total. Este proceso continúaa lo largo de toda la fibra hasta su extremo final cumpliendo con el principio de lareflexión interna total.

φa

Figura 1.5. Propagación de las ondas en el interior de la fibra óptica.

En la figura 1.5 observamos la dirección que toman las ondas en el interiorde la fibra óptica. Las que inciden con un ángulo inferior al ángulo crítico, sonrefractadas a través del cladding y son absorbidas por la funda protectora (jacket).

- El ángulo de aceptancia:

Pero las ondas electromagnéticas, antes de entrar en el interior de la fibra,son transmitidas a través del aire que tiene un índice de refracción mayor que elnúcleo sobre el que deben incidir.

En este caso lo que interesa es que el rayo incidente sobre el núcleo searefractado de forma que a continuación incida con un ángulo superior al ángulo críticoen el cladding, para que se produzca la reflexión interna total y la onda seatransmitida correctamente.

Al ángulo máximo con el que se debe incidir sobre el núcleo, se le conocecomo ángulo de aceptancia (φa).


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El ángulo de aceptancia esta relacionado directamente con los índices derefracción del cladding (n2) y del núcleo (n1) que determinan la apertura numérica NA(Numerical Aperture) y que cumple la siguiente ecuación:

NA = 22

21 nn − (1.9)

Entonces, la ecuación que nos da el ángulo de aceptancia de una determinadafibra es:

φa = sin-1 (NA) (1.10)

- Los modos de propagación:

Los emisores ópticos no transmiten una única onda electromagnética de unadeterminada longitud de onda, sino que se transmiten varias con diferentes ángulos deincidencia sobre el cladding, lo que se conoce como los modos de propagación.

Dependiendo del ángulo de incidencia, y siempre que superen el ángulocrítico, unas ondas recorren distancias diferentes a otras y por tanto llegan al extremofinal espaciadas en el tiempo.

El modo de mayor orden corresponde a aquel que con un ángulo deincidencia igual al crítico, sufre mas reflexiones en el interior de la fibra óptica. Portanto es el que recorre mas camino y es el que tarda mas tiempo en llegar a suextremo final

Para modos de órdenes menores la onda es reflejada menos veces y por tantorecorre menos espacio y llega antes al final

El modo axial, es el que se transmite a lo largo de la fibra por su centro sinsufrir reflexiones, por lo que recorre el camino mas corto y es el primero que llega asu extremo.

Figura 1.6. Modos de propagación.

En la figura 1.6 se observan las diferentes direcciones que pueden tomar lasondas según el ángulo con el que incidan sobre el cladding.


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1.5.1.- Tipos de fibra.

1.5.1.1.- Tipos de fibra según el modo.

Según los modos de propagación que la fibra transmita, existen dos tipos defibra óptica: la fibra multimodo y la fibra monomodo.

- La Fibra Multimodo:

Este tipo de fibra posee un núcleo grande, lo que permite que penetren y setransmitan diversos modos de propagación.

Figura 1.7. Fibra Multimodo

La fibra multimodo se suele utilizar para comunicaciones en cortasdistancias.

En el caso de la fibra de vidrio, suele ser de dos tamaños, con un núcleo de50 µm o 62,5 µm y un cladding de 125 µm en ambos casos.

En el caso de la fibra óptica de plástico (FOP), posee un núcleo de 980 µmde diámetro con un cladding de 1mm aproximadamente.

- La Fibra Monomodo:

La monomodo, como su nombre indica, únicamente transmite un modo depropagación, debido a su estrecho núcleo prácticamente solo propaga las ondas a undeterminado ángulo de incidencia

Este tipo de fibra es normalmente utilizada para mayores distancias, con unnúcleo entre 8 y 10 µm de diámetro y un cladding de 125 µm.


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Realmente la monomodo no transmite únicamente un modo de propagaciónpero los pocos modos de propagación que pasan a través de la fibra tienen unosángulos de incidencia tan similares que se considera como si sólo pasara un modo.

Figura 1.8. Fibra Monomodo. Figura 1.9. Pelo humano.

Como comparación se puede observar en la figura el ínfimo diámetro delnúcleo de una fibra monomodo en comparación con un pelo humano.

1.5.1.2.- Tipos de fibra según su índice de refracción.

Según el índice de refracción del núcleo encontramos básicamente dos tiposde fibra óptica:

- Fibra de índice en Escalón:

Básicamente, este tipo de fibra consiste en un núcleo con un índice derefracción constante y mayor que el recubrimiento. Lo que provoca que la onda se veareflejada en el cladding, siempre que se supere el ángulo crítico.

Figura 1.10. Indice en escalón.


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La fibra de índice en escalón. es el tipo de fibra más utilizado, aunque no esel que consigue los mayores anchos de banda, pero sí es el que resulta más económicoy más sencillo en el proceso de fabricación, por lo que es el mas extendido.

- Fibra de índice gradual:

En esta fibra se utiliza un único tipo de silicio tratado de forma que el índicede refracción del núcleo va decreciendo a medida que nos alejamos del centro de lafibra. Esto provoca que la onda, a medida que va alejándose del núcleo, vayamodificando su dirección de forma gradual.

Durante el proceso de fabricación, se depositan múltiples capas de silicio condistintos grados de refracción como se muestra en la siguiente figura 1.11:

Figura 1.11. Indice gradual.

A medida que el rayo de luz va alejándose del núcleo pasa a través de estascapas modificándose su dirección de forma gradual y en dirección al centro de lafibra, como se observa en la figura 1.12:

Figura 1.12. Fibra con índice gradual.


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La ventaja de este tipo de fibra, es que se suele diseñar de forma que todoslos modos de propagación lleguen al mismo tiempo al extremo final.

Las ondas que tienen un ángulo de incidencia mayor, es decir, que sufrenmenos reflexiones, son retardados. En cambio las de índice menor se les permitepropagarse a mayor velocidad. De esta forma las ondas se sincronizan.

1.5.1.3.- Tipos de fibra según el material.

Actualmente encontramos en el mercado tres tipos de fibra según el materialque están fabricadas:

- Fibra de Vidrio:

La fibra de vidrio, esta compuesta por silicio, tanto su núcleo comoel cladding son de este material. Es la fibra óptica más común y disponibleen el mercado con compañías como Corning y Siecor [5] produciendobillones de metros cada año.

La fibra óptica de vidrio la podemos encontrar en tres tipos según eltamaño de su núcleo:

Diámetros de núcleo de 62.5 µm y 50 µm son los másutilizadas como fibra multimodo.

Con un diámetro de 9 µm la fibra se utiliza comomonomodo.Todas ellas con un diámetro de 125 µm de cladding.La fibra óptica de vidrio con un coste bastante elevado se utiliza

principalmente en telecomunicaciones de larga distancia gracias a la bajaatenuación que presenta.

- Fibra óptica con recubrimiento plástico (HCS, Hard Clad Silica):

La fibra HCS presenta un núcleo de silicio recubierto por unmaterial plástico, dándole a la fibra las cualidades de ambos materiales.

Aunque este tipo de fibra es menos utilizado, entre sus ventajascuenta con ser la fibra más duradera.

Suele tener un núcleo de 200 µm y un cladding de 240 µm dediámetro.

La HCS se utiliza en sistemas de medianas distancias, como redeslocales, ya que es más económica que la fibra de vidrio.


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- Fibra Óptica de Plástico (POF):

Este tipo de fibra, relativamente recién aparecida; apenas 20años[10]; y con aún un porcentaje pequeño respecto a toda la fibra existentehoy en día, presenta una serie de ventajas totalmente nuevas:

La fibra de plástico permite una instalación sencilla debido a suamplio núcleo de 980 µm de diámetro con un cladding de 1mm de diámetro.Por ello los componentes, conectores y la instalación de este tipo de fibraresultan realmente asequibles ya que no necesitan la precisión de la fibraóptica de vidrio con lo que su precio se equipara al del cable de cobretradicional.

En la figura siguiente podemos observar los tamaños de los distintostipos de fibra en comparación con el cable coaxial:

Figura 1.13. Comparativa de fibras y cable coaxial


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Tabla comparativa de los tipos de fibra óptica:

Tipo Core (µm) Cladding(µm)

Atenuación(dB/km)

Aplicaciones

Vidrio 9 y 50-62.5 125 ≈ 0.3 Telecomunicacionesintercontinentales / Networks /Redes locales (LAN), etc...

HCS 200 240 ≈ 6 Telecomunicaciones de mediasdistancias (LAN). Redesindustriales.

POF 980 1000 ≈ 200 Comunicaciones de bajasprestaciones y distancias cortas.Comunicaciones industriales.Aplicaciones industriales(sensores)

Tabla 1.2. Comparativa de tipos de F.O. según su material.

1.5.2.- Degradación de la señal en los sistemas de fibra óptica.

Las pérdidas en un sistema óptico son muy variadas y debidas a muchosfactores. Las mas importantes y conocidas son las pérdidas por dispersión yatenuación.

Figura 1.22. Perdidas de la señal en un sistema de FO.

En la figura 1.22 se indican las principales perdidas, debidas a la constituciónde la fibra, el uso de conectores para empalmes, el acoplamiento con emisor yreceptor, etc.


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1.5.2.1.- Dispersión.

La dispersión, es el ensanche que sufre el pulso emitido al pasar a lo largo deuna fibra óptica. Esto limita el ancho de banda (o capacidad de transmisión) de lafibra debido a que los rayos se interfieren entre sí. Existen dos tipos principales dedispersión: Modal y material.

Dispersión Modal:

Esta dispersión ocurre únicamente en la fibra multimodo y en mayorproporción cuanto mayor sea el diámetro del núcleo. Por ello es la principal en lossistemas de fibra óptica de plástico

El que la fibra óptica tenga un núcleo grande, le permite alojar muchosmodos de propagación que inciden con distintos ángulos en el cladding, provocandoque se retrasen en el tiempo unos modos respecto de otros y por tanto provocando unensanche del pulso inicialmente emitido.

Hay tres posibles soluciones para tratar de corregir la dispersión modal encaso de que fuera muy necesario.

- Cambiar la fibra por una monomodo que tiene un núcleo tanpequeño que prácticamente transmite sólo un modo de propagacióny de manera eficiente.

- Utilizar una fibra de modo gradual, donde los rayos que siguen loscaminos más largos, los recorren a mayor velocidad con lo quellegan al extremo final de la fibra prácticamente al mismo tiempoque los rayos que recorren caminos más cortos.- Utilizar un núcleo menor de fibra, que aloje menos modos que elque utilizamos, con lo que el problema se reducirá.

Dispersión Cromática:

Las ondas electromagnéticas, viajan a diferentes velocidades dependiendo dela longitud de onda a la que se transmiten y del material por el que pasan, por lo queel índice de refracción cambia para cada longitud de onda dispersando los modos.

Este tipo de dispersión afecta más a los sistemas monomodos ya que para losmultimodos la dispersión modal es mucho más significativa y la dispersión cromáticapuede ser despreciada.


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1.5.2.2.- Atenuación.

Es la pedida de potencia óptica a medida que la luz avanza a través de lafibra óptica. Se mide en dB por unidad de longitud.

Las principales causas de atenuación son las que se conocen como el"Scattering" y la absorción.

- Scattering:

Es la perdida de potencia óptica debido a las imperfecciones moleculares enla constitución de la fibra y a la falta de pureza óptica.

Figura 1.13. Scattering.

Lo que provoca el Scattering es que se disperse la luz en todas lasdirecciones incluyendo la dirección en la que fue enviada. Esta luz reflejada es lo quesuele permitir que se puedan medir los niveles de atenuación y las perdidas ópticascon los OTDRs (Optical Time Domain Reflectometers) que se utilizan en sistemasmás complejos.

- Absorción:

Es el proceso en el cual las impurezas de la fibra absorben las ondaselectromagnéticas y las disipan en forma de calor.

Figura 1.14. Radiación de calor debido a la absorción.


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En la figura 1.27 observamos una gráfica de las pérdidas habituales que seproducen en la fibra óptica en función de su longitud de onda.

Figura 1.15. Perdidas en función de la longitud de onda.

- Conectores.

Otro de los factores importantes que atenúan las señales, es el desajuste o lapoca precisión de conectores y empalmes que se unen a la fibra óptica.

El emisor debe acoplar la potencia óptica que emite a la fibra de forma quese produzcan las menores perdidas ópticas posibles, para ello existen sistemas queencierran a la fibra dentro del emisor para poder acoplarse correctamente. Igualmenteocurre en el receptor y en los empalmes si fueran necesarios.

Un caso particular, el de los diodos emisores LED para fibra óptica deplástico, es el que observamos en la figura, estos emisores, van normalmentemontados o se montan en un encapsulado que permite aproximar suficientemente lafibra con la fuente emisora.

Además, suelen llevar en el emisor unas pequeñas lentes para enfocar mejorla luz al interior de la fibra óptica.


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Figura 1.16. Conector de alineación para FOP.

1.5.3.- Aplicaciones de la fibra óptica.

Actualmente existe en el mercado una gran cantidad de aplicaciones para lossistemas de fibra óptica, que no sólo se centran en las comunicaciones. Aplicacionescomo la iluminación, la instrumentación, aparatos médicos, etc., aplicados en camposcomo la óptica, la medicina, la biología, la industria química, etc., están cada vez máspresentes.

Las aplicaciones con fibra óptica más conocidas, de mayor capacidad detransmisión y con cables que recorren las mayores distancias, son las relativas acomunicaciones intercontinentales. Estos sistemas enlazan los cinco continentes concables como el "Flag Atlantic 1", el cable mas avanzado del mundo con unacapacidad de transmisión de 2,4 Tbs, equivalente a 200 horas de vídeo digital porsegundo y que recorre mas de 20.000 km [3].

Pero este tipo de sistemas de gran capacidad para comunicaciones de largasdistancias por fibra óptica, no son los únicos que utilizan este medio de transmisión.

Existen otras aplicaciones menos conocidas como son las comunicacionesdentro de la industria, para sistemas de instrumentación y control y siempre asociadascon la seguridad, donde representa un papel importante la Fibra Óptica de Plástico(POF) ya que resulta un sistema muy económico, comparable al coste de los sistemasde cobre convencionales y con las ventajas añadidas de usar un material dieléctricoinmune a todo tipo de interferencias.

Otro ejemplo importante del uso de la fibra óptica lo encontramos en losvehículos. La industria del automóvil esta en constante crecimiento y desarrollo, porlo que se producen grandes avances. Uno de ellos y muy importante es la sustituciónde los cables de cobre convencionales utilizados para transmitir información porcables de fibra óptica, debido a las importantes ventajas que aporta, desde lainmunidad a ruidos electromagnéticos, hasta la reducción notoria del peso,característica muy importante en este sector.


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Otros ejemplos no relacionados con las comunicaciones pueden ser lailuminación de recintos o fuentes luminosas, los rótulos, aparatos de instrumentación,aparatos médicos. La fibra, además, puede servir como sensor de vibración,temperatura, humedad, etc.

En el campo de la medicina, encontramos varios casos de utilización de lafibra óptica de plástico. Como transmisor de luz, la fibra se puede utilizar parailuminar partes del interior del cuerpo que de otra forma seria de muy complicadoacceso. También como transmisor de imágenes a través de un haz de fibras se puedeproyectar la imagen que capta en un extremo sobre una superficie plana para serestudiada.

- Aplicaciones en el ámbito industrial:

La fibra de vidrio, históricamente ha sido usada en telecomunicaciones delargas distancias e interconexiones de área local (LAN) debido a su baja atenuación ygran ancho de banda. FDDI (interfaz de datos distribuidos por fibra) y Ethernet sonejemplos de uso de fibra de silicio con unos núcleos típicos de 62.5µm y cladding de125µm.

En el ámbito industrial en cambio se requieren conectores de bajo coste y defácil instalación por lo que el uso de la fibra óptica de plástico POF de 1 mm dediámetro o la fibra de silicio con recubrimiento plástico HCS (Hard Clad Silica) oPCS (Plastic Clad silica) de 200µm de diámetro, ha pasado a ser habitual en elambiente industrial debido principalmente a su facilidad de instalación y a que no serequieren instrumentos específicos para montar las redes de fibra óptica y tampocotécnicos especialistas con grandes conocimientos sobre fibra óptica.

Descartado pues el sistema de fibra óptica de silicio ya que no es el másidóneo en sistemas industriales, principalmente por su elevado coste, entoncescompiten dos sistemas por el ámbito industrial que se comparan a continuación

En esta primera figura se observa la diferencia del diámetro de los núcleos deambas fibras:

Figura 1.17. Comparativa entre POF y HCS


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La POF posee un núcleo mayor que la HCS, con lo que la instalación de estesistema es más sencilla ya que requiere menor precisión en el acoplo con el emisor yreceptor ópticos

En la siguiente tabla vemos una comparativa de los aspectos técnicos deambos tipos de fibra.

Tabla 1.3. Comparativa entre POF y HCS.

Como puede verse la fibra HCS combina las ventajas de la fibra de vidrio encuanto a baja atenuación y las de la fibra de plástico en cuanto a facilidad de manejo yflexibilidad, el inconveniente de la HCS es que es una fibra no muy extendida y portanto resulta más costosa que la fibra de plástico, aunque si más económica que lafibra de silicio, por lo que se utiliza en determinadas aplicaciones de distanciasmedias y a medianas velocidades de transmisión.

La mejor forma de encontrar el sistema mas adecuado a las necesidadesrequeridas es la comparación de data sheets y la consulta con los ingenieros de ventas(en caso de que sea posible) para encontrar los productos que mejor se acerquen a lasespecificaciones del sistema.Una vez hecho esto la siguiente consideración es la elección del tipo de fibra y susconectores.


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1.5.4.- Ventajas e Inconvenientes de la Fibra Óptica.

Los sistemas clásicos de comunicación utilizan señales eléctricas paratransmitir información a través de canales como el cable coaxial o el par trenzado,ambos medios sometidos a interferencias electromagnéticas.

Otros muchos sistemas en cambio, utilizan las ondas electromagnéticas(Tabla 1.1), para transmitir la información, como la Radio Frecuencia (RF) o lossistemas inalámbricos de Infrarrojos (IR) que son métodos de transmisión de la señalsin cables y que por ello al transmitirse directamente a través de la atmósfera vienelimitada por las condiciones atmosféricas que determinan la transparencia del medio,y por tanto, la atenuación que es elevada.

Por todo ello es preferible evitar estas restricciones obligando a la luz apropagarse por el interior de un canal limitado perfectamente, de forma que suscaracterísticas de propagación sean conocidas y estables lo que nos conduce almétodo más potente actualmente, el uso de la fibra óptica que ofrece grandes ventajas.

Ventajas:

Los sistemas de transmisión basados en el uso de la fibra óptica como mediode transmisión, ofrecen grandes ventajas sobre los sistemas tradicionales deinterconexión, como el cable de cobre coaxial o el par trenzado. De entre ellasdestacamos las más importantes:

- La fibra óptica soporta mayores velocidades de transmisión, ya que poseeun ancho de banda superior gracias a la tecnología de su fabricación quepermite teóricamente una capacidad de transmisión de mas de 50 Tbps (50billones de bits por segundo) [2] en las fibras de vidrio más avanzadas.

- La capacidad de llevar mucha mas información con mayor fiabilidad que elcable coaxial o el par trenzado.

- Las reducidas perdidas que presenta la fibra óptica (algunos casos de menosde 0.2 dB/Km) [4], permiten abarcar grandes distancias sin la necesidad deluso de repetidores que encarecerían notablemente el sistema.

- La fibra óptica presenta un completo aislamiento eléctrico, debido alcarácter dieléctrico de los materiales de los que esta hecha, lo que suponeinmunidad a toda interferencia electromagnética (EMI). Pero, además, y muyimportante tampoco provoca interferencias, es decir, no es emisora de EMIscon lo que otras líneas que transcurran próximas a ella nunca se veránafectadas. Por tanto, podemos decir que la fibra óptica presenta una totalcompatibilidad electromagnética (EMC).


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- Permite un desacoplo total entre los sistemas emisor y receptor. No seproducen lazos eléctricos con tierra ya que no se hay conexión eléctrica entreemisor y receptor.

- No necesitamos resistencias terminales para evitar los rebotes que necesitanlos cables eléctricos, sobre todo en largas distancias.

- Seguridad de transmisión contra escuchas ilegales: El hecho de que la fibraóptica no emita ningún tipo de radiación electromagnética, o cualquier tipode energía que se pueda medir, hace de la fibra prácticamente imposible delocalizar y muy difícil de "pinchar" ya que al intentar conectar algún sistemaa un cable de fibra óptica para obtener los datos que pasan a través de esta,las perdidas se hacen notables y, por tanto, fácilmente detectable.

- Debido a su constitución física no se ve afectada por la corrosión y,además, soporta la mayoría de productos químicos, con lo que puedeinstalarse sin riesgo en la industria química en la mayoría de los casos.

- La fibra posee una estabilidad respecto a la temperatura comparable eincluso mayor que los sistemas de cobre, soportando temperaturas de -40ºC a+90ºC.

- El material de que esta echa la fibra óptica, el silicio SiO2, es un materialmuy abundante y puede decirse que la Tierra es una fuente inagotable.

- La fibra óptica no presenta ningún tipo de peligro de choque eléctrico y noes posible que salte ninguna chispa que pudiera incendiar una atmósferaexplosiva por ejemplo, ya que lo único que transporta es luz.

- El peso de la fibra óptica para una misma capacidad de información encobre es mucho menor con lo que la fibra resulta más manejable y fácil deinstalar además de que muchas veces no usa ni conductos de protección.

- Normalmente el material usado en todo tipo de fibra óptica incluso en laplástica, retarda la propagación de la llama, lo que da mayor seguridad alsistema.

- La reducción del coste de los sistemas de fibra óptica, que van decreciendoa medida que aumenta su utilización.

- La aparición de un nuevo tipo de fibra óptica, la Fibra Óptica de Plástico(FOP) de muy bajo coste que llega a equipararse e incluso reducir el costedel cable coaxial, en aplicaciones industriales de bajas prestaciones.


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- La FOP, además, presenta un sistema de instalación que se ha simplificadoenormemente llegando a ser más sencillo que conectar el propio par trenzadoy más rápido, apenas un par de minutos bastan para tener una fibra montaday apunto de ser usada según los fabricantes de este tipo de fibra [5].

Inconvenientes:

- La gran desventaja del uso de la fibra óptica la encontramos en suselevados costes de fabricación con complejos procesos de pulido y los costesde instalación. Los núcleos tan minúsculos que se manejan, requieren unaalta precisión en conectores para minimizar las perdidas de acoplo.

- Los sistemas de fibra de vidrio, sobre todo las fibras monomodo, requierende la utilización de maquinaria específica y la intervención de ingenierosespecializados.

- En caso de la fractura accidental de un cable de fibra óptica, presentagrandes problemas para volver a conectarlas.

- El miedo a las nuevas tecnologías y el que muchos ingenieros no estándispuestos a cambiar los antiguos sistemas son otro de los inconvenientes deesta tecnología, que ralentizan su evolución y crecimiento.

El número de ventajas de los sistemas de fibra óptica sobrepasa ampliamenteal número de inconvenientes, además estos últimos son relativos principalmente a quees un sistema en fase de crecimiento, por lo que aún no esta totalmente extendido loque provoca que su coste sea relativamente alto. Por ello con el aumento de lascomunicaciones y los avances en los procesos de producción probablemente loscostes de este tipo de sistemas vayan reduciéndose paulatinamente.

1.5.5.- Otras alternativas de cableado.

El medio de transmisión para interconectar diversos equipos que necesitencomunicarse es muy variado.

La elección se basa en la distancia que se debe abarcar, las necesidades deinmunidad y seguridad, la capacidad de transmisión y por supuesto el coste.

- Cable multiconductor de datos:

Este tipo de cable se emplea en sistemas que están juntosfísicamente a pocos metros de distancia. Es un sistema de transmisión enparalelo, por lo que las velocidades de transmisión son elevadas. Paradistancias superiores, aparecen problemas de retardo entre señales, que hacendel sistema inservible.


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- Par trenzado:

Cuando las distancias entre equipos superan los 30 metros dedistancia se utiliza el par trenzado que como su nombre indica consiste endos cables que se encuentran trenzados desde un extremo a otro para limitarlos efectos capacitivos, el cross-talk de los cables adyacentes y reducir lacaptación electromagnética.

Normalmente se encuentran trenzados con dos vueltas cada 30 cm.Este sistema es el más barato y el más usado actualmente, conocido comocable "UTP" (unshielded twisted pair) que significa que no tiene protecciónadicional contra interferencias. También existe el cable "STP" (shieldedtwisted pair) que si que posee un recubrimiento que evita las interferenciasdel exterior pero resulta más costoso. Este sistema soporta velocidades detransmisión de hasta 10Mbps.Las cuatro grandes desventajas del par trenzado son:

· El excesivo ruido· La distorsión· La atenuación· El crosstalk

- El excesivo ruido principalmente viene de dos fuentes- Interferencias de radiofrecuencia: Todo transmisor de RF como latelevisión, radio, móviles, etc.- Interferencias electromagnéticas: Los fluorescentes, soldadores por arco,motores, etc.- La distorsión es debida a la capacidad de la línea y a los incrementos de lalongitud del cable sobre el que se transmite la información.- La atenuación en cables muy largos sumado al exceso de ruido acoplado enla línea, degrada seriamente el funcionamiento de la línea de transmisión.- El crosstalk: Cuando una señal de un cable sea o no par trenzado interfiereen nuestra línea de transmisión decimos que se produce el "crosstalk".Cuanto más estrechas sean las vueltas del par trenzado, menor será elcrosstalk.

- El cable coaxial:

El cable coaxial consiste en dos conductores cilíndricos, unosituado concéntricamente dentro del otro, separados por una capa aislante.

El cable coaxial comparado con el par trenzado presenta un anchode banda superior al par trenzado, por lo que puede transmitir a velocidadesmas elevadas.

Cuando el conductor externo; es decir, la malla; se conecta a masa,se crea una protección contra interferencias que el par trenzado no posee.Esta protección hace de la transmisión prácticamente inmune a interferenciaselectromagnéticas (EMI), de Radio Frecuencia (RFI) y otras.


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Todo ello aporta un canal fiable de comunicaciones pero con elinconveniente de ser mucho mas caro que el par trenzado.

Figura 1.18. Cable coaxial.

En el caso del cable coaxial cuatro parámetros determinan sucalidad, la impedancia característica, la capacidad común, la atenuación y lavelocidad de propagación

En la figura observamos los efectos que tienen estos parámetros enla señal transmitida a través de un cable coaxial en las peores condiciones :

Figura 1.19. Atenuación y distorsión en el cable coaxial.

Degradaciones debidas a atenuación, distorsión, ruido, etc., que sonen general clasificadas sencillamente como Ruido.

Estos términos requieren de una explicación particular, dándoles a cada unael significado y su contexto.


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- Distorsión:

Es la alteración de la señal debida a la respuesta imperfecta del sistema a ellamisma. A diferencia del ruido y la interferencia, la distorsión desaparece cuando laseñal deja de aplicarse. El diseño de sistemas perfeccionados o redes decompensación reduce la distorsión.

En teoría es posible lograr una compensación perfecta, en cambio, en lapráctica debe permitirse cierta distorsión, aunque su magnitud debe de estar dentro deunos límites tolerables, ya que no queremos desvirtuar ningún tipo de señal que debade transmitirse.

- Ruido:

Por ruido se debe entender aquellas señales aleatorias e imprevisibles del tipoeléctrico originadas de forma natural dentro o fuera del sistema. Cuando estasvariaciones se suman a la señal portadora de la información, ésta puede quedar engran parte oculta o eliminada incluso totalmente.

- Interferencias, susceptibilidad, compatibilidad:

Un punto importante a tener en cuenta en todo sistema de comunicaciones esla existencia de interferencias en el canal de transmisión. Interferencia es lacontaminación por señales extrañas, generalmente artificiales y de forma similar a lasde la señal.

La solución de un problema de interferencias hay que basarla en su análisis.Los objetivos son: conocer la fuente de la perturbación ( puede que no sea la red),identificar la forma o formas por las que la interferencia se acopla al sistema demedida, y localizar el posible "receptor" de la señal de interferencia.

La susceptibilidad electromagnética de un instrumento o dispositivo serefiere a su capacidad de restar inmune a las interferencias externas. Se logra,habitualmente, mediante alguna o varias de las técnicas de apantallamiento, filtrado ypuesta a tierra.

El apantallamiento de un instrumento no está normalmente al alcance delusuario, por lo que cae fuera del ámbito de esta obra. El filtrado puede estarincorporado en algunos sistemas de forma que se incluirá, o no según se desee, puedeser por lo tanto, una cualidad a considerar en la elección de ciertos instrumentos.


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LINEAS DE SEÑAL

CONDUCIDAS

LINEAS DE ALIMENTACIÓN

TIPOS

ACOPLADAS CAPACITVAS ( C )

RADIADAS

ACOPLADAS INDUCTIVAS ( H )

Esquema 1.1. Interferencias electromagnéticas.

La compatibilidad electromagnética entre dispositivos, se refiere a sucapacidad de funcionar simultáneamente en el mismo medio electromagnético, sinintroducir perturbaciones en él. No bata pues. Con asegurar que un sistema decomunicaciones tenga baja susceptibilidad. Es necesario que él mismo no sea unafuente de interferencias.

En cuanto al origen de las interferencias se pueden clasificar en internas alsistema de comunicación o externas, siendo las externas de carácter natural o artificialen función de la naturaleza de la fuente que las produce. En cuanto al tipo deinterferencia, su clasificación es la del esquema 1.1.

Básicamente existen dos tipos: conducción y radiación. Las interferenciasson principalmente resistivas y se deben a la resistencia no nula que tienen las líneas.Por otra parte las interferencias radiadas pueden ser o inductivas o capacitivas enfunción de que el campo predominante sea magnético o eléctrico.

Generalmente, la interferencia no se presenta de una forma tan diferenciadasino que aparecen fenómenos combinados de tipo electromagnético.


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- Interferencias reisitivas:

Las interferencias de tipo resistivo son las de más difícil comprensión, aúncuando la razón de su existencia resulta obvia. Las resistencias o en general lasimpedancias no nulas que poseen los cables de referencia y de señal de los sistemaselectrónicos y las corrientes que por ellos circulan producen unas tensiones parásitasque se suman a la señal útil produciendo una interferencia. Estas serán de muydistintas características en función de la frecuencia de trabajo.

Un ejemplo claro y muy gráfico puede ser la figura siguiente, en la que sihay una corriente en la línea de puesta a tierra, las tensiones de referencia del emisor yreceptor (VE-VR) no son iguales, con lo cual por los cables de señal circulará unacorriente interferente que se sumará a la señal útil.

EMISOR RECEPTOR

VE Z1 VR Z2

Figura 1.20. Interferencias Resistivas.

- Interferencias Inductivas:

Cuando una corriente circula por un circuito cerrado produce un flujomagnético ( φ ) que es proporcional a la corriente ( i ). El factor de proporcionalidades lo que se denomina inductancia ( L ). Así pues:

φ = L · i (1.11)

La tensión inducida ( Vn ) en un circuito cerrado de área A debido a uncampo magnético de densidad de flujo B es:

SiB = B sen(wt) (1.12)

Y, además

Vn = - dt

dφ= - ∫

A

·B·dsdt

d(1.13)


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entonces

Vn = -B·Aw·cos(wt) (1.14)

Si B es perpendicular a la superficie.

Así pues, para una densidad de flujo dada, ésta tensión interferente aumentacon la frecuencia y con el área del circuito. Hay que evitar que los cables de señalformen un bucle con área grande y como norma general, lo mejor es utilizar cablestrenzados. De aquí, se puede deducir que para el caso de interferencias de tipoinductivo es fundamental la geometría de los circuitos. En un cable coaxial con lamalla formando parte del circuito de señal también se tiene un área pequeña. Pero lasinterferencias acopladas a la malla (capacitiva o resistivamente) quedan directamenteen serie con la señal. Un cable triaxial reduciría este problema, pero no es compatiblecon los elementos de conexión de entrada que poseen la mayoría de dispositivos.

En caso en que una fuente de interferencia este bien localizada, se la puedeapantallar con material de alta susceptibilidad magnética, reduciendo así B, pero estedepende mucho de la frecuencia.

- Interferencias Capacitivas.

Entre dos conductores cualesquiera, existe una capacidad eléctrica quedepende de su geometría y de la constante dieléctrica del material, o materiales,dispuestos entre ambos. Así, por ejemplo, la capacidad por unidad de longitud entredos cilindros conductores paralelos, de longitud indefinida, radio r y separados unadistancia d, en el aire, es:

C

r

dln

· 0ξπ≈ (1.15)

Análogamente, entre cualquier conductor y el plano de tierra existe unacierta capacidad. Por ejemplo, para un conductor cilíndrico, de longitud indefinida,radio r, situado a una altura h sobre el plano de tierra y paralelo a éste, dichacapacidad es, por unidad de longitud:

CT =

r

h

2ln

· 0ξπ(1.16)


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De este modo, en un sistema con varios conductores y un plano de tierra,basta que uno de dichos conductores esté a un potencial respecto a tierra para quetodos los demás alcancen también cierto potencial, que depende de su posiciónrespecto al conductor "activo", respecto a los otros conductores y respecto al plano detierra.

Esta es la situación habitual prácticamente en todos los casos decomunicación, ya que siempre existe un plano de tierra, una fuente interferente y elconductor que sufre la interferencia:

Figura 1.21. Interferencias Capacitivas.

Si los cables de conexión están trenzados, el acoplo capacitivo con la red ycon el plano de tierra probablemente sea igual, pero no mejora la situación en lo que aotras capacidades parásitas y apareamiento de impedancias se refiere. Tampoco esuna solución segura conectar a tierra uno de los terminales de la señal o delinstrumento de medida; pueda incluso ser peor.

Si se considera, además, que basta con la presencia de los cables de la red dedistribución eléctrica y otra fuente de interferencia, sin que sea necesario que circulepor ellos, para mantener este problema, la situación es realmente grave.

La interferencia capacitiva aumenta con la frecuencia, ya que las corrientesacopladas al circuito de medida dependen de la reactancia de las capacidadesparásitas, y esta se reduce al aumentar la frecuencia. Así pues, los transitoriospresentes en la red, por ejemplo debidos a la conexión y desconexión de cargasinductivas, se desacoplan mejor que los propios 50 Hz.

La reducción de las interferencias capacitivas pasa por la reducción del valorde las capacidades parásitas entre las fuentes de perturbación y el circuito de medida.Un aumento de la separación relativa contribuye a dicha reducción, aunque no deforma proporcional a la distancia. La disposición de un apantallamiento alrededor delcircuito de medida, conectado a un potencial similar al de los conductores encerrados,es más eficaz. Pero, en cualquier caso, nunca se obtiene una anulación total delacoplamiento. Debido a esto, es necesario, además, derivar fuera del circuito de señalde las corrientes parásitas residuales. Ello se logra eligiendo adecuadamente el puntode conexión del apantallamiento.


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1.6.- Elementos de un sistema básico de comunicación.

Básicamente un sistema de transmisión por fibra óptica, como cualquiersistema de comunicaciones, esta formado por tres elementos fundamentales, elEmisor, el Canal y el Receptor. En nuestro caso con la característica de ser sistemasópticos y utilizar la fibra óptica como medio de transmisión.

Así, el sistema de comunicación por fibra óptica estará formado básicamentepor los siguientes elementos:

- El emisor óptico- La fibra óptica- El receptor óptico

Figura 1.22. Sistema de comunicación por F.O.

- El emisor óptico:

El emisor óptico convierte la señal eléctrica, analógica o digital a sucorrespondiente señal óptica adecuada para ser transmitida a través de la fibra óptica.La fuente de la señal óptica suele ser un LED o un diodo láser trabajandonormalmente a 650, 850, 1300 o 1500 nm que son las longitudes de onda más usuales.

- La fibra óptica:

El medio de transmisión, consiste en una o más fibras que actúan como guíasde las ondas de luz de la señal óptica. Pueden ser de diversos tipos: de fibra de vidrio,para comunicaciones de larga distancia y gran capacidad, de plástico y silicio (HCS:Hard Clad Silica) para aplicaciones medias y de plástico (POF: Plastic Optical Fiber)para aplicaciones industriales de cortas distancias y velocidades de transmisión bajas.

La fibra óptica de plástico será la que utilizaremos en nuestro sistema, ya queva orientado a ambientes industriales donde no se requieren altas prestaciones pero siuna gran fiabilidad en las señales transmitidas


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- El receptor óptico:

El receptor convierte la señal óptica de nuevo a eléctrica obteniendo unaréplica de la señal eléctrica original. El detector de la señal óptica, puede ser de dostipos: fotodiodo PIN o fotodiodo de avalancha APD.

1.6.1.- Emisor óptico.

La función del emisor de fibra óptica consiste en convertir la señal eléctricaque recibe en una señal de luz adecuada para ser transmitida por la fibra.

Para transmitir la información es necesario modular una de las propiedadesde la luz con la señal de información. Esta propiedad, puede ser la intensidad, lafrecuencia o la fase.

Además, la información a transmitir puede ser una señal eléctrica, analógicao digital, dependiendo del tipo de fibra que se vaya a utilizar y del sistema elegido.

En el caso de la señal analógica, la señal varia continuamente en el tiempo,como las señales de audio y vídeo analógicos.

Por el contrario las señales digitales adquieren únicamente ciertos valores, enel sistema binario por ejemplo, únicamente se utilizan dos valores a los que se leasignan un '0' y un '1' lógicos.

Analógico Digital

Figura 1.23. Métodos de transmisión óptica.

Como observamos hay diferentes formas de modulación de la señal laprimera de ellas corresponde a una modulación lineal que se consigue variando laintensidad que atraviesa el emisor y, por tanto, variando la potencia de la onda que seacopla a la fibra. Esta modulación corresponde a una señal analógica.

En el segundo caso se usa el sistema on/off que consiste en encender (nivellógico "1") y apagar (nivel lógico "0") el emisor aplicando o no intensidad. En estecaso se transmite una señal digital.

- Tipos de Emisores:

Los dispositivos usados más comunes como fuente de luz para la fibra ópticason los diodos emisores de luz (LED) y los diodos LASER (LD).


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Estos dispositivos están formados por componentes semiconductores,elementos de la tercera columna de la tabla periódica combinados con elementos de laquinta columna (conocidos como componentes III-V). El GaAs es un típico ejemplode emisor de luz.

Usando las correctas combinaciones de elementos, se consiguen diferenteslongitudes de onda y diferentes intensidades de la luz emitida.

- LASER:

El LASER ( Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation) o LD(LASER diode), es un dispositivo que produce un único tipo de radiación, produceuna luz intensa que es concentrada en un estrecho haz luminoso de una longitud deonda muy precisa. El LASER emite ondas de luz que tienen todas ellas la mismalongitud de onda, están en fase y pueden ser enfocadas para viajar en la mismadirección recorriendo largas distancias sin apenas dispersión o perdidas de potencia.

El LASER provee radiación a las frecuencias ópticas y en las infrarrojas, laenergía que el haz de luz del LASER proporciona es conocida como luz coherente.

A la luz que emite una simple bombilla, se le conoce como luz incoherente,esta luz esta compuesta por muchas ondas diferentes con longitudes de ondarelativamente pequeñas (la zona de los colores visibles) que conjugadas aparentan unaúnica luz blanca. Esta luz es emitida en una explosión de energía en diferentesdirecciones y a diferentes tiempos, Sus ondas luminosas se interfieren entre ellasreduciendo su energía, distorsionándose y difundiéndose.

Al contrario que el LASER que emite ondas electromagnéticas con un anchode espectro muy reducido por lo que consigue mayor potencia óptica al sufrir menordispersión

- LED:

Los LED (Light Emitter Diode) en cambio tienen un ancho de espectromucho mayor y una potencia óptica mucho menor, por lo que son normalmenteutilizados en comunicaciones de corta distancia.

Por otro lado, los LEDs son mucho más económicos y sus drivers muchomas sencillos, por lo que en aplicaciones donde no se requieran grandes distancias, nialtas velocidades serán los más adecuados. Por ejemplo en ambientes industriales,donde es necesaria una red de comunicación entre procesos a bajas velocidades.

Cuando se utilizan los emisores de luz en comunicaciones de alta capacidadde transmisión y a distancias muy largas se suelen usar los LEDs y los LDs en lazona espectral perteneciente a la de los rayos infrarrojos por lo que son invisibles susondas al ojo humano, lo que los hace realmente peligrosos ya que aunque no seavisible la luz, las ondas electromagnéticas penetran en el globo ocular con granpotencia y pueden ocasionar lesiones importantes, incluso perdidas de visión totales oparciales.


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- Drivers básicos:

Básicamente existen dos métodos para funcionar como driver del LEDemisor de fibra óptica. El primero usa un driver serie mientras que el otro se basa enun sistema paralelo.

- El driver serie del emisor, se puede construir de varias formas como seobserva en la figura y se comenta a continuación:

Figura 1.24. Tipos de Drivers de Fibra óptica

En todos ellos lo que se busca es que atraviese al emisor una corriente dedeterminado valor según las necesidades y en sentido directo.

En el circuito a) el más simple de todos el emisor esta conectado a unaresistencia en serie Rs y a la fuente de tensión Vs lo que provoca que circule unacorriente:

If = (Vs-Vf) / Rs (1.17)

Donde podemos ver que la tensión Vf del emisor afecta a la corrientedisminuyendo su valor.

Otra manera, la del circuito b) consiste en usar un transistor como driver delemisor, controlado por una entrada TTL. En este caso la corriente que proporciona eltransistor al emisor sería:

If = (Vs-Vf-VCE(SAT.)) / Rs (1.18)


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Donde VCE(SAT.) es la tensión del transistor en saturación. Esta es una mejorsolución ya que se hace independiente la señal de datos de entrada de la corriente delemisor de fibra óptica.

Otra alternativa similar, seria la opción c) que aportaría la misma corriente alemisor de fibra óptica que la anterior b).

Como observamos los circuitos necesarios para funcionar como drivers sonmuy sencillos, esto se debe a que la corriente de los transmisores es proporcional a lapotencia óptica de salida

Después de observar y probar varios de ellos concluimos por usar el b)Los sistemas serie tienen la gran ventaja que solo consumen la mitad del

tiempo de comunicación, incluso cuando están inactivos los enlaces el consumo escero.

Por otro lado el sistema en serie genera ruido transitorio en la línea dealimentación debido a la conexión desconexión de la corriente a través del LED.

- El driver paralelo en cambio usa una corriente constante de la fuente dealimentación, minimizando así el ruido en la fuente de alimentación, que puedeacoplarse al receptor y degradar la sensibilidad de este. El driver paralelo, además,presenta una muy baja impedancia en el LED durante el estado en off. Esta bajaimpedancia rápidamente descarga la unión y, por tanto, apaga el led igualmenterápido.

Figura 1.25. Driver Paralelo.

En cualquier caso el circuito driver del emisor nos provoca unos retardos quecontribuyen al aumento del ancho de pulso tD del sistema de fibra óptica.En el caso paralelo el transistor nunca llega a saturarse.

Incluso en este circuito PNP la tensión que se mantiene entre emisor y basehace que el LED emisor siempre presente una tensión fija aun en el estado de off loque nos permite pasar al estado de ON reduciendo los tiempos de subida.


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Debido a la carga constante que soporta este circuito driver el rizado detensión es muy pequeño. La gran desventaja es el gran consumo de potencia debido ala carga constante que soporta. Una precaución que se debe tomar es que el emisor defibra óptica cuando este en OFF no emita nada de luz, aunque esto es difícil deconseguir si se requiere no superar unos limites de intensidad luminosa ya que lasensibilidad del receptor podría sino detectar valores erróneos y convertirlos envalores erróneos digitales.

1.6.2.- Receptor óptico.

- El Receptor:

Básicamente consiste en un conversor de la luz que recibe de la fibra ópticaen una replica de la señal eléctrica original que fue transformada en luz por el emisory transmitida a través de la fibra óptica.

Dicho conversor consiste generalmente en un fotodiodo PIN o de Avalanchadentro de un encapsulado diseñado especialmente para recibir la máxima potenciaóptica posible entregada por la fibra en su extremo. Idéntico al usado en el emisor deFibra óptica. Estos fotodiodos receptores de luz van acompañados de amplificadoresde ganancias muy elevadas que permiten darnos los niveles necesarios para serinterpretados.

Como ejemplo en la figura observamos que se utiliza en primer lugar unconversor de la corriente que genera el fotodiodo al ser excitado por la luz en tensióny un amplificador de tensión.

Figura 1.26. Receptor analógico.


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En esta otra figura se nos muestra un receptor de niveles lógicos por lo cualse usa un comparador de tensión para obtener los niveles de salida "0" o "1":

Figura 1.27. Receptor digital.

Esta última figura representa un típico receptor para sistemas digitales conniveles TTL, que es lo que nos proporciona el comparador.

Para recibir correctamente la potencia de luz debemos tener en cuentafactores como los que se describen:

- Utilizar lentes que enfoquen la luz proveniente de la fibra hacia el fotodiodo delreceptor.- Usar una carcasa que cierre totalmente la unión de la fibra con emisor y receptorpara evitar, perturbaciones de la luz externa.- Introducir un preamplificador que convierta la corriente eléctrica obtenida entensión, por ejemplo un amplificador de transimpedancia- Además, se debe tener en cuenta con que sistema estamos actuando para obtener lasmejores respuestas.

Si por ejemplo usamos una fibra monomodo en un sistema donde el emisoremite una señal multimodo entonces seguramente la potencia óptica llegara alreceptor muy debilitada con lo que obtendremos una señal de salida muydistorsionada, o simplemente no llegara a ser recibida por el receptor.


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Por otro lado en el caso de usar una fibra multimodo para un sistema receptormonomodo, este seguramente se vera sobrecargado por un exceso de luz con lo que suseñal se vera distorsionada notablemente.

1.7.- Consideraciones sobre el diseño del sistema básico de comunicación confibra óptica de plástico.

Para el diseño de nuestro sistema de fibra óptica hemos seguido lossiguientes pasos:

1- Determinar el emisor y receptor ópticos adecuados para la señal que debeser transmitida.2- Especificar la fuente de alimentación disponible.3- Determinar anchos de banda, distancia de la transmisión, tipo de fibra, etc.4- Especificar las perdidas ópticas en el sistema.

1- La señal que se desea transmitir, es una señal lógica de niveles TTL, abajas velocidades, y para cortas distancias. Por ello después de comparar variossistemas, se ha decidido utilizar los emisores y receptores del fabricante "Agilent"HFBR-1524 y HFBR-2524 respectivamente, que nos proporcionan una velocidad detransmisión de 1Mbaud y una distancia máxima de interconexión de 20 metrosaproximadamente, suficiente para poder hacer todo tipo de pruebas con la fibraóptica, a un coste bajo.

2- La fuente de alimentación que debe conectarse a la placa, debe ser decorriente continua y suministrar entre 7 y 20 voltios que es lo que necesita elregulador de tensión 7805 para funcionar correctamente y suministrar los 5 Voltiosnecesarios en toda la placa.

Como fuente de alimentación se puede utilizar la fuente del laboratorio queproporciona corriente continua con tensión regulable, pero también puede utilizarseun simple transformador rectificador de onda completa comercial que proporcionesiempre mas de 7 Voltios. Estas fuentes comerciales no son muy precisas y suelenintroducir ruido, por lo que se realiza una regulación y un filtrado en la propia placa.

3- Para la capacidad necesaria de transmisión y distancia, lo más económicoes el uso de fibra óptica multimodo de plástico (POF).

Aunque dentro de las fibras ópticas de plástico aún podemos encontrardiversos tipos de cable según su calidad, son pequeñas las diferencias que presentan,por lo que se utilizará el cable estándar que resulta más económico.


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4- En un sistema de fibra óptica de plástico, como el que se pretendeestudiar. Las perdidas principales son las de los propios conectores que unen la fibracon el emisor o receptor de luz, además de los empalmes en caso de que fueranecesario hacerlos. Esto ocurre debido a la desalinización de las fibras entre sí o conlos emisores o receptores, lo que produce unas pérdidas de potencia ópticaimportantes. Pero, además, y una vez ajustados los empalmes lo mejor posible,también se deben tener en cuenta las perdidas propias de la fibra por atenuación ydistorsión.

1.7.1.- Fibra óptica de plástico (FOP).

La fibra óptica elegida como canal de comunicación y objeto de estudio eneste proyecto es la fibra óptica de plástico (FOP).

Principalmente por su facilidad de manejo e instalación y por su bajo costeen comparación con los demás tipos de fibra óptica, que la hacen comparable enprecio a sistemas como el cable coaxial.

La fibra óptica de plástico escogida, técnicamente consiste en un núcleo depolimetilmetacrilato (PMMA) de aproximadamente 970µm de diámetro, envuelto

por un cladding de 30µm de diámetro fabricado de un polímero carbono florado y

ambos recubiertos por una funda protectora de PVC lo que nos da un diámetro totalde 2.2 mm.

Además, la FOP tiene un peso de 5,3kg/km, su tensión máxima deinstalación es de 35N y la tensión máxima permanente es de 5N. El radio de curvaturamáximo recomendable es de 30mm.[4]

Los índices de refracción del núcleo y del cladding son 1.492 y 1.417respectivamente. Aplicando la fórmula (1.9), obtenemos la apertura numérica (NA)para la fibra que utilizamos:

NA = 22

21 nn − = 22 417.1492.1 − = 0.47 (1.19)

Un NA de 0.47 que expresado como ángulo de aceptancia, según la fórmula(1.10) es:

φa = sin-1 (NA) = sin-1 (0.47) = 28º (1.20)

Lo que significa que todos los rayos que penetren en la fibra con unainclinación menor a 28º respecto de la normal, podrán ser transmitidos a través de lafibra, y los que superen este ángulo, probablemente atravesaran la fibra, o se disiparánen el cladding.


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La atenuación de la luz y demás ondas electromagnéticas en el interior de lafibra óptica de plástico se observa en la siguiente figura.

Figura 1.28. Atenuación en fibra óptica de plástico

Para el material plástico de que están hechas las fibras FOP, la longitud deonda de trabajo ideal es la de 650 nm que corresponde al color rojo del espectrovisible. Esta longitud de onda es la que combina una baja atenuación con una reducidadispersión y es por ello que es la mas utilizada.

Aunque como se observa en la gráfica, aproximadamente a 570 nm (colorverde) se produce la menor atenuación, también se produce mayor distorsión, por loque no se utiliza esta longitud de onda para la transmisión de datos.


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En la figura 1.29, observamos el incremento de la atenuación a medida queaumenta la distancia de la conexión de un cable de fibra óptica de plástico como elque utilizamos en nuestro sistema.

Figura 1.29. Atenuación con la distancia.

Las pérdidas en este tipo de fibras de plástico son muy elevadascomparándolas con otros tipos de fibras ópticas, por lo que se suelen utilizarúnicamente en distancias cortas.

Las pérdidas en una fibra óptica monomodo de vidrio, suelen ser típicamentede 0.21 dB por km mientras que en los sistemas POF rondan los 0.3 dB por metro.[4]

1.7.2.- Definición del tipo de comunicación.

Para nuestro sistema de comunicación, de todos los sistemas posibles pararealizar una conexión, se estudiaron los siguientes casos, que son los más habitualesen las computadoras tanto personales como industriales.


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Posibles soluciones:

a) Salida ethernet:

Usando una tarjeta ethernet insertable en el bus ISA delordenador personal obtenemos un puerto ethernet paracomunicaciones.

- Ventajas:

· Alta velocidad de transmisión de datos; hasta 20Mbaud.· Coste reducido de la tarjeta.

- Inconvenientes:

· Los componentes, emisor, receptor y drivers defibra óptica encarecen lo que pretende ser unproyecto de evaluación.· Capacidad de transmisión innecesaria en lamayoría de aplicaciones industriales. Las tarjetasethernet son más comunes en sistemas decomunicación de oficinas en redes locales, comopor ejemplo las LAN's

b) Puerto paralelo:

Usando el puerto LPT del ordenador, habitualmente usadopara la impresora.

- Ventajas:

· Velocidad de transmisión elevada, hasta 8Mbaud· Cualquier PC posee este tipo de puerto.

- Inconvenientes:

· Necesidad de implementar un sistema deconversión serie-paralelo, un controlador de lascomunicaciones, etc. lo que supone un costeadicional.· Se ocupa el puerto destinado normalmente aconectar impresoras, plotters, etc.· Es un puerto que tiende a desaparecer en losequipos más modernos donde se usan puertosUSB.


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c) Puerto serie:

Usando el puerto COM del PC.

- Ventajas:

· A pesar de tener una baja velocidad detransmisión, esta es suficiente en la mayoría deaplicaciones industriales.· En caso de requerir velocidades superiores detransmisión se pueden adquirir placas insertablesal bus ISA que proporcionan nuevos puertos seriea un precio reducido y con velocidades detransmisión de hasta 1Mbaud [6].· El puerto serie de los PCs lleva un controlador delas comunicaciones UART con lo que no esnecesario añadir hardware adicional, únicamentese deberá conocer y programar el sistema, lo queevita un coste adicional.

- Inconvenientes:

· Baja velocidad de transmisión de los puertosserie más habituales en los PCs

Solución adoptada:

Una vez analizados todos los posibles sistemas optamos por elsistema de comunicación vía serie que ofrece el puerto del PC. Su únicoinconveniente, la baja velocidad, no es un problema en la mayoría desistemas industriales. Además, el sistema serie no comporta ningún tipo decoste adicional como en el caso de los otros debido a que todo ordenadorlleva al menos un puerto serie del estándar EIA-232.

Por otro lado, en caso de que se necesitaran mayores velocidades,existen tarjetas de puerto serie para PC a un coste relativamente bajo, quesoportan velocidades cercanas a 1Mbps [6].

1.7.3.- Descripción del sistema completo.

El sistema del presente proyecto esta formado por dos placas que pueden serconectadas a cualquier sistema que utilice el sistema serie para comunicarse. Aunqueen nuestro caso las pruebas se han realizado conectándolas a dos PCs comerciales.

Estas placas están destinadas a transmitir y recibir datos por lo que se lesconoce como equipos de comunicación de datos DCEs (Data CommunicationEquipment). Los sistemas o PCs, que utilizan estos DCEs para comunicarse, seconocen como equipos terminales de datos (DTE).


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En la siguiente figura se muestra como ejemplo la conexión que se puedehacer entre dos ordenadores personales.

Figura 1.30. Conexión entre PCs

Esta comunicación entre DTEs a través de los DCEs es en nuestro caso unacomunicación "Full-Duplex", es decir, que ambos canales, tanto el emisor como elreceptor de los dos sistemas conectados podrán funcionar recibiendo y enviando datosde un terminal al otro de forma simultánea.

Pero nuestro sistema, además de permitir realizar una conexión entre PCs,presenta la posibilidad de tomar medidas en los distintos puntos de prueba y análisisque encontramos en la placa, mientras se esta produciendo la comunicación.

Por otro lado, desconectando el puerto serie con el interruptorcorrespondiente, tenemos la posibilidad de introducir señales a través de cablecoaxial, por los terminales BNC que para ello se han instalado en la placa y poderenviar así las señales a través de uno de los dos canales que posee, fibra y cablecoaxial, o en ambos al mismo tiempo. Lo que nos permite hacer comparaciones entrelos dos sistemas de forma sencilla.


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En la figura 1.31 observamos la constitución esquemática de la placa dondese pueden observar todos sus componentes

Figura 1.31. Esquema del sistema completo.

P1 y P2 son los pulsadores que seleccionan el canal, de fibra óptica o decable coaxial, por el que se desea transmitir o recibir.

P3 selecciona entre los dos posibles modos de funcionamiento "Serie-BNC"con el que se quiere trabajar.

A continuación, se describirán los dos tipos de funcionamiento que presentala placa de forma detallada:

- Funcionamiento en Modo 'BNC', una vez seleccionado con el interruptorP3 podemos introducir señales en los conectores BNC y transmitir tanto porel cable de fibra óptica como por el coaxial.

- Funcionamiento en Modo 'Serie', cuando seleccionamos el modo seriehabilitamos la entrada al sistema de las señales provenientes del puerto serie


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del ordenador personal, elemento periférico o cualquier sistema que utilice elestándar EIA-232.

1.7.3.1.- Funcionamiento en Modo 'BNC'.

En este modo de funcionamiento la entrada del puerto serie queda aisladacompletamente del resto de la placa poniendo las líneas en "Tri-state" o altaimpedancia.

Esto se hace para evitar que una señal proveniente del puerto serie del PCpudiera distorsionar a la que introducimos a través de cable coaxial.

El funcionamiento en este modo es muy sencillo, a través de los conectoresBNC situados en la placa en la zona emisora y usando cable coaxial con losconectores correspondientes, conectamos las señales que deseamos emitir. En la otraplaca conectada a esta podremos conectar otro cable coaxial por donde obtendremosla señal para ser conectada donde fuera necesario.

Un ejemplo práctico de aplicación consiste en conectar la entrada a ungenerador de funciones y obtener a su salida la señal de forma gráfica en unosciloscopio.

El sistema de selección del canal de fibra óptica o cable coaxial en este modode funcionamiento es automático; según se inserte la señal de entrada que queremostransmitir en un canal o en otro, automáticamente se activará ese canal llevando laseñal a la otra placa que tengamos conectada.

Si observamos la placa podemos ver fácilmente el camino que sigue la señaldesde que se introduce en ella hasta que se emite hacia la otra placa conectada.

En primer lugar la señal introducida pasa a través de un detector que essensible a los cambios en la señal que introducimos, si se está transmitiendo, activaráun LED. En el caso del canal de fibra óptica se activara un LED de color verde y en elcaso del canal de cable coaxial se activara un LED rojo.

Después de pasar a través de este detector de señal, en el caso del cablecoaxial la señal se conecta directamente a la salida para ser enviada a través de cablecoaxial hacia la placa receptora.

En el caso de haber conectado la señal a la entrada del sistema de fibraóptica, la señal después de pasar por el detector, llegará al driver del emisor de fibraóptica que activará al LED emisor produciéndose la conversión de energía eléctricaen energía lumínica que se transmitirá a través de la fibra llegando al receptor de fibraóptica de la placa que tengamos conectada.

En la placa receptora deberemos seleccionar igualmente el modo 'BNC' ypermanecerá a la espera de que le llegue señal a través de la fibra óptica o del cablecoaxial; en caso de que la señal llegue a través del cable coaxial, esta señal seráconducida por la placa hasta un detector, en la zona receptora, que activara un LEDrojo, a continuación la señal podrá visualizarse o ser extraída a través de un conectorBNC utilizando un cable coaxial adecuado.


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En el caso de que la señal enviada por la otra placa sea recibida por esta através del cable de fibra óptica, entonces el fotodiodo receptor será el encargado deconvertir esa energía lumínica que le llega en energía eléctrica que será detectada porel driver del receptor y reconvertida a niveles TTL. A continuación la señal yareconvertida pasara a través de un detector que encenderá un LED verde y por ultimola señal será conducida a un conector BNC donde podrá ser utilizada para lo que senecesite en este extremo.

1.7.3.2.- Funcionamiento en Modo 'Serie'.

Una vez seleccionado este modo de funcionamiento, ya podemos conectar elcable serie al PC y seleccionar a través de los interruptores si se quiere enviar usandola fibra óptica o el cable coaxial.

El cable serie que utilizamos para conectar el DTE y el DCE, esta compuestopor tres hilos. Uno para emitir los datos, el segundo para recibir y el tercero comoreferencia de tensión que conectaremos a masa. El cable posee en uno de susextremos un conector DB-9 hembra para conectar al DTE ( ordenador personal p.e.) yen el otro un DB-9 macho para el DCE ( la placa ).

Una vez conectados ambos sistemas a través del cable serie y alimentada laplaca de comunicación, el sistema estará preparado para recibir o enviar datos porcualquiera de los dos canales previamente seleccionados.

El hecho de seleccionar un determinado canal para emitir datos no implicaque debamos seleccionar el mismo para recibir, es decir, podemos estar recibiendodatos a través del cable coaxial y al mismo tiempo enviando por el cable de fibraóptica.

1.7.4.- Protocolo de comunicación.

El protocolo que utilizaremos para hacer las pruebas de comunicación entreplacas es el protocolo serie asíncrono.

Como nos indica su propio nombre no es un protocolo síncrono, es decir, nose envía ningún tipo de señal de reloj de sincronismo, cada palabra es sincronizadausando el bit de inicio, y el reloj interno propio de cada sistema es el que mantiene lasincronización de las palabras. Así pues este protocolo sigue el formato que seobserva en la figura siguiente:

Figura 1.32. Trama del protocolo serie.


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En nuestro sistema el protocolo serie se especifica programando la UART(Universal Asynchronous Receiver / Transmitter). Que es un controlador decomunicaciones que lleva el puerto serie en todos los PCs. La trama mostradacorresponde a lo que obtendríamos con la UART programada en 8N1, es decir, un bitde inicio, ocho de datos, sin paridad y un bit de Stop.

En el puerto RS-232 la línea se mantiene a nivel lógico '1' hasta quecomienza la transmisión que se marca con un nivel lógico '0' mas o menos largo en eltiempo según la velocidad a la que estemos transmitiendo, a continuación se envíanlos bits de la palabra de uno en uno empezando por el bit menos significativo hasta elbit mas significativo de los ocho. Al final se vuelve a poner la línea a '1' lógico paraindicar que se ha terminado con la transmisión de la palabra; bit de Stop.

En el diagrama anterior se observa a continuación del bit de Stop, un bit denivel lógico'0'. Eso significa que se va a transmitir otra palabra a continuación y portanto ese es su bit de inicio. En caso de que no hubiera mas datos transmitiéndose, lalínea de recepción quedaría en nivel lógico '1'.

En el caso de que la línea permaneciera en nivel lógico '0' por un tiemposuficientemente largo como para transmitir una palabra completa de 8 bits, entoncesse consideraría un fallo de la comunicación "Break".

Este método de transmisión de datos se le llama de transmisión por marcos(frames). Es decir, que los datos están enmarcados entre un bit de inicio y un bit deparada que son los bits que nos mantienen la comunicación y nos dicen si se haproducido algún error.

En el siguiente diagrama se muestra la trama de bits que se utiliza, con losniveles de tensión propios del estándar RS-232.

Figura 1.33. Niveles de tensión según EIA-232.

Este estándar RS-232 utiliza las tensiones positivas de +3 a +25 Voltios parael nivel lógico '0' y se conoce como "Space" y las tensiones negativas de -3 a -25Voltios para el nivel lógico '1' conocido como "Mark". Cualquier otro voltaje entre lasdos regiones, es decir, entre +3 y -3 Voltios esta indefinido, es decir, se podría tomarcualquier valor aleatoriamente por lo que se producirían errores en la comunicación

Según este estándar, la máxima distancia que podemos alcanzar sin perdidassignificativas, es de 15 metros a una velocidad de 9600baudios como marca el "EIA-232C" (Electronic Industries Association) conocido por "RS-232C" (RecommendedStandard) o el equivalente europeo V.24 que alude a la quinta sección del C.C.I.T.T.(Consulting Committee for International Telephony and Telegraphy), esta variedad denombres ha sido debida al retraso en la estandarización del sistema.


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El hecho de que el puerto serie presente estas características de tensión consus propios niveles, lo hace incompatible con cualquier sistema TTL de tensiones de 0a 5 Voltios, por lo que será necesario usar un conversor de niveles.

Los convertidores de niveles RS-232 más comunes en el mercado son el"1488 RS-232 Driver" y el "1489 RS-232 Receiver". Cada uno contiene 4 inversoresde cada tipo en el mismo chip. Uno drivers y el otro receptores de los niveles RS-232.

El chip driver necesita dos líneas de alimentación, una de +7.5 a +15 Voltiosy otra de -7.5 a -15 Voltios. Como podemos ver este sistema de conversión necesitaríados fuentes de tensión, cuando en nuestra placa únicamente tenemos una solaalimentación y a +5Voltios. La ventaja de este sistema es que tiene un coste muyreducido.

Otro dispositivo muy utilizado en este tipo de conversiones es el MAX-232.Este incluye un sistema de carga, que consigue generar las tensiones de +10

y -10 Voltios a partir de una fuente de 5Voltios. Este circuito integrado, además,incluye dos receptores y dos transmisores en el mismo encapsulado, lo que lo haceideal para nuestro sistema ya que en un solo chip podemos hacer las conversionesnecesarias tanto para la línea de transmisión como para la de recepción. Como es desuponer tantas ventajas tienen un inconveniente y es el precio de este chip, aunquecomparado con lo que costaría diseñar u obtener dos fuentes de alimentación esrealmente barato.

El chip que utilizaremos entonces será el MAX-232, este chip vaacompañado de una serie de condensadores, dos de 10uF y dos de 1uF para funcionarcorrectamente como se muestra en la figura.

Figura 1.34. RS-232 Driver/Receiver


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1.7.5.- La UART ( Universal Asynchronous Receiver / Transmitter ).

Una vez escogido el sistema que utilizaremos para las pruebas decomunicación de nuestro sistema de comunicaciones por fibra óptica, pasamos adescribir el sistema y la programación necesarios para establecer la comunicaciónpunto a punto entre dos PC's.

La UART, como su propio nombre indica se trata de un elemento encargadode recibir y transmitir datos de forma asíncrona entre el PC y el exterior en nuestrocaso la placa de comunicaciones.

Existen diversos tipos de UARTs aunque prácticamente todas ellas soncompatibles entre sí, con diferencias sobre todo en la velocidad de transmisión quesoportan, además de si poseen o no una memoria interna o buffer para guardar datostemporalmente y su tamaño.

Dependiendo de la antigüedad del equipo que utilicemos podemos encontrardesde el modelo inicial de UART el 8250, pasando por el mas extendido actualmente16450 u otros de propiedades y prestaciones mejoradas como el 16550, 16650, 16750y el 16950. Este último capaz de transmitir a 1Mbps.

1.7.5.1.- Los registros de la UART.

Loa registros que componen la UART son los que se muestran en la tabla1.5, estos registros permiten configurar la comunicación que se va a establecer,pudiendo variar características como la velocidad de transmisión, el tamaño de lamemoria de buffer, etc.

DirecciónBase

DLAB Lectura/Escritura

Abreviatura Nombre de Registro

+0 0 Escritura - Transmitter Holding Buffer+0 0 Lectura - Receiver Buffer+0 1 Lectura/

Escritura- Divisor Latch Low Byte

+1 0 Lectura/Escritura

IER Interrupt Enable Register

+1 1 Lectura/Escritura

- Divisor Latch High Byte

+2 - Lectura IIR Interrupt IdentificationRegister

+2 - Escritura FCR FIFO Control Register+3 - Lectura/

EscrituraLCR Line Control Register

+4 - Lectura/Escritura

MCR Modem Control Register


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+5 - Lectura LSR Line Status Register+6 - Lectura MSR Modem Status Register+7 - Lectura/

Escritura- Scratch Register

Tabla 1.4. Registros de la UART.

Los registros de la UART, aunque en determinados equipos se puedenencontrar más y colocados en distintas posiciones de la memoria de entrada-salida,suelen encontrarse en las siguientes:

Nombre Dirección IRQCOM1 3F8 4COM2 2F8 3COM3 3E8 4COM4 2E8 3

Tabla 1.5. Dirección de memoria y nivel de interrupción.

En la tabla 1.5, se observa, además, el nivel de interrupción (IRQ) que lecorresponde a cada puerto serie.

1.7.5.2.- Programación de la UART.

Para la programación de la UART, no es necesario ningún tipo de sistemaadicional, sencillamente utilizando un lenguaje de programación que permita accedera la memoria de entrada-salida del PC, ya podemos programarla. En nuestro caso ellenguaje de programación escogido ha sido el 'C'.

Para programar el sistema de comunicación, se deben acceder a una serie deregistros (tabla 1.4.) antes de comenzar la transmisión de datos propia

La UART posee 12 registros accesibles que están ubicados en 8 direccionesdel puerto. La forma de conseguir esto, es por programación: Activando odesactivando el DLAB (Divisor Latch Acces Bit) accesible en el registro LCR (LineControl Register).

Cuando DLAB esta a '1' son accesibles dos nuevos registros que permitenseleccionar la velocidad de la transmisión comunicación, el registro de byte bajo deldivisor y el registro de byte alto del divisor. Por otro lado, según se escriba o se leaobtenemos dos registros más que dan un total de 12 cuando en realidad sólo teníamosespacio para 8.

Para programar la velocidad, la UART suele llevar un reloj interno de cuarzoa 1.8432 MHz y en su interior incorpora un divisor por 16 que puede ser programadocon los valores que se indican en la tabla 1.6 para obtener distintas velocidades detransmisión.


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Velocidad (Bps) Byte alto del divisor Byte bajo del divisor50 09h 00h300 01h 80h600 00h C0h2400 00h 30h4800 00h 18h9600 00h 0Ch19200 00h 06h38400 00h 03h57600 00h 02h115200 00h 01h

Tabla 1.6. Valores de los registros a programar, según la velocidad.

El resto de registros se programan accediendo a ellos y modificando los bitsnecesarios para habilitar/deshabilitar interrupciones, seleccionar o no un Buffer dedatos y su tamaño, configurar la trama (bits de stop, paridad, etc..) y otros. Estaprogramación puede verse detallada en el código del programa chat.c del documento5.- Anexo.

1.7.5.3.- Pins del puerto serie.

En la siguiente tabla se muestran los pins del puerto serie del PC con sufunción, tanto para el COM1 (normalmente DB-9) como para el COM2 (DB-25).

D-Type-25 PinNo.

D-Type-9 PinNo.

Abbreviation Full Name

Pin 2 Pin 3 TD Transmit DataPin 3 Pin 2 RD Receive DataPin 4 Pin 7 RTS Request To

SendPin 5 Pin 8 CTS Clear To SendPin 6 Pin 6 DSR Data Set ReadyPin 7 Pin 5 SG Signal GroundPin 8 Pin 1 CD Carrier DetectPin 20 Pin 4 DTR Data Terminal

ReadyPin 22 Pin 9 RI Ring Indicator

Tabla 1.7. Pins del puerto serie del PC.


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De todos ellos los pins o las líneas que realmente tienen un comportamientode transmisión serie son el pin 3 y 2 que son los que transmiten y reciben datosrespectivamente el resto son pins de protocolo que en nuestro caso no utilizaremos yaque implementamos el protocolo de comunicación por programa (software). Portanto, las única conexiones que se deben realizarán en el puerto serie, son lassiguientes:

Figura 1.35. Conexión de los pins.

Se conectarán los pins TD (transmisor) del DTE a los RD (receptor) del DCEy el pin SG (referencia) irá conectado a masa.

El resto de pins se conectarán como se observa en la figura anterior, estasconexiones lo único que hacen, es decir, a la UART que el sistema esta preparadopara recibir y enviar datos, luego por software ya se decidirá si realmente esta todolisto para transmitir o no, o si existe algún problema.

1.8.- Conclusiones

El presente proyecto, además de hacer un estudio y diseño de un sistemaconcreto de comunicaciones básico con FOP, permite conocer un campo deaplicaciones muy extenso para la fibra óptica. Por lo que resulta interesante comoingenieros industriales, conocer este tipo de sistemas de comunicación que no seestudian a lo largo de la carrera.

Como sistema de evaluación el sistema realizado es realmente unaherramienta útil para todo aquel que desee iniciarse en los sistemas de fibra óptica deplástico. Pudiendo experimentar directamente sobre el sistema construido y realizartodo tipo de medidas para la caracterización de la fibra y evaluación de emisores yreceptores ópticos.


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1.9.- Resumen del Presupuesto.

El presupuesto resultante es de:40.032 pesetas.

Cuarenta mil treinta y dos pesetas.

En Euros: 240 euros.

Doscientos cuarenta euros.

(1 euro=136,386 pts)

Teniendo en cuenta gastos generales ( 13 % ), beneficio industrial ( 6 % ) eI.V.A. ( 16 % ), encontrándose detallado en el documento 3.- Presupuesto.

Referencias:

[1] http://www.tccomm.com/TC1000.htm[2] Fiber-Optic Communicaction Systems. Govind P. Agrawal. 2nd Ed. John

Wiley & Sons, Inc. 1997.[3] Artículo del periódico El Mundo - febrero de 2001 - Número 31 -

El cable más rápido del mundo. Miguel Ángel Criado.[4] Application Note 1080: DC to 10 MBd Versatile Link with Plastic Optical Fiber or

Hard Clad Silica Fiber (HCS®) for Factory Automation and Industrial ControlApplications

[5] http://www.corning.com[6] http://www.byterunner.com[7] Optical Fiber Comunicatios. John M. Senior. 2nd Ed. Prentice Hall, 1992[8] Versatile Link. The Versatile Fiber Optic Connection. Technical Data

HFBR-0501 Series. (Agilent Technologies).[9] Application Note 1035. (Agilent Technologies).[10] Fiber Optic Technical Training Manual. (Hewlett Packard).

El Ingeniero Técnico Electrónico.

Miguel Rubio García.

Memoria de Cálculo PFC: Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

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2.- Memoria de Cálculo.


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2.1.- Introducción.

En la presente memoria de cálculo se trata de explicar detalladamente elfuncionamiento de nuestro sistema, mostrando los esquemas eléctricos y cálculosrealizados, así como simulaciones y resultados experimentales obtenidos en ellaboratorio.

2.2.- Descripción del sistema.

Para hacer la descripción del sistema, tendremos en cuenta su doblefuncionamiento. Se describirán unos circuitos para el modo "Serie" emisor-receptorde datos entre dos ordenadores conectados a través del puerto serie y otros circuitos,cuando se utilice el modo "BNC" para la transmisión de señales a través de lasentradas coaxiales de conector BNC que encontramos en la placa.

2.2.1.- Etapa de alimentación.

El sistema de alimentación de la placa está preparado para admitir tensionesentre 7 y 20 V, siempre en corriente continua. De esta forma el sistema puede trabajarusando pilas de 9 V recargables, baterías, etc. Además de poder usar fuentes dealimentación que suministren una tensión de salida dentro de los rangos especificadosde 7 a 20 V de corriente continua.

2.2.1.1- Justificación y esquema eléctrico.

Como se observa en el esquema, la tensión continua de entrada se conecta aun regulador de tensión 7805 [1] después de haber sido filtrada la señal por uncondensador electrolítico de 100 µF.

Figura 2.1. Regulación de la tensión de alimentación de la placa a 5 V.

La salida de 5 V del regulador de tensión la conectamos a otro condensadorelectrolítico de una capacidad 10 veces inferior, de 10 µF que nos filtrara la señal desalida.

A continuación colocamos un diodo D1, con la finalidad de proteger elregulador de tensión de corrientes parásitas que se puedan producirse en el circuito.


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Por último hemos colocado un LED de tonalidad roja que nos indicarácuando la placa esta alimentada a la tensión necesaria para su correctofuncionamiento.

2.2.1.2.- Cálculos y resultados.

Para suministrar la corriente necesaria al LED hemos introducido unaresistencia R1 y con el objetivo de reducir el consumo lo máximo posible calculamossu valor:

Experimentalmente se comprueba que una potencia de 25 mW es suficientepara que el LED se encienda, y puesto que la alimentación es de 5 V. Obtenemos lacorriente que debe pasar a través del LED y por tanto, a través de la resistencia R1.

I =outV

P=

V 5

mW 25= 5 mA. (2.1)

Sabiendo la corriente que pasa por la resistencia R1, ya podemos calcular elvalor necesario.

R1 =R1

out

I

V=

mA 5

V 5= 1 kΩ (2.2)

Con esta corriente tenemos suficiente para que se encienda el LED y con unconsumo aceptable.

2.2.2.- Detector de la comunicación:

El siguiente circuito que se ha diseñado, se trata de un sistema capaz dedetectar cuando la placa esta emitiendo o recibiendo datos o señales externas a travésde cualquiera de los dos canales, tanto de la fibra óptica como del cable coaxial, deforma que cuando se detecte se encienda un LED.

En el caso de establecer una conexión por cobre, se iluminará el LED rojotanto en la placa que actúe como emisora, como en la placa receptora. Cuandoestemos transmitiendo a través de fibra óptica será un LED verde el que se encenderáen ambas placas.

2.2.2.1.- Justificación y esquema eléctrico.

La idea del circuito consiste en aprovechar el driver que se utiliza comocontrolador del emisor de fibra óptica, para usarlo como detector de comunicación.


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Para ello se utiliza el integrado 75451 [2] conectado a una capacidad que secargará y descargará dependiendo de si pasa o no información y por tanto activando ono el driver del LED para que lo encienda o lo apague.

Figura 2.2. Detector de comunicaciones.

Cuando se esta transmitiendo información (simulada por una fuente detensión cuadrada "Vin" en la figura 2.2) el transistor Q1 pasa de corte a saturacióncontinuamente. Esto supone que cuando este en modo de corte, la tensión directa deldiodo schottky superará los 0.45 V necesarios para conducir y descargará elcondensador C1 poniendo un 0 en una de las entradas de la puerta NAND con lo queal tener esta puerta a 0 y la otra entrada fijada a 1, el resultado que obtendremos seráun 1 que aplicará la corriente suficiente al transistor Q2 para que pase a modo desaturación conectando el LED a masa y por tanto, encendiéndolo.

Cuando el transistor Q1 pasa a conducción, el condensador C1 se cargará dela fuente de alimentación de +5 V tardando un tiempo, que dependerá de τ, quedeberá ser mayor del tiempo de cambio de los datos a la entrada del detector, para queno llegue nunca a cargarse y así se mantenga el LED encendido mientras dure lacomunicación.

Así cuando la comunicación finalice, el condensador podrá entoncescargarse completamente, con lo que la puerta NAND dará como resultado un 0 a susalida, que desactivará el diodo LED.


Con esta idea, sólo nos queda calcular los valores de los componentes queutilizaremos para que funcione correctamente el detector de comunicaciones:


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- Sabiendo que el condensador se carga a través de la resistencia R2 desde lafuente de alimentación de +5 V, se cargará según la fórmula:

VC1(t)= VC1(∞) + [ VC1(0+) - VC1(∞) ] e- t /τ (2.3)

Donde,

VC1(∞) es la tensión máxima a la que se cargaría el condensador enun tiempo infinito, 5 V por tanto.

VC1(0) es la tensión que tiene el condensador en estado inicial queserá de 0.5 V ya que no podrá descargarse completamente elcondensador debido a la tensión directa mínima del diodo schottky.

VC1(t) es la tensión en el condensador, que mirando lascaracterísticas del 75451, cuando alcance la tensión de 2 V, seráconsiderado como un '1' lógico que desactivará el LED. Así pues ellímite esta en VC1(t)=2 V

Sustituyendo los datos que tenemos en la fórmula (2.3) obtenemos:

2 V= 5 V + [ 0.5-5 ] e- t /τ (2.4)

Despejando la ecuación (2.4) obtenemos.

e- t /τ =5.4

3(2.5)

Aplicando el logaritmo neperiano obtenemos:

t = -τ · ln

5.4

3(2.6)

Que será el tiempo que tarda el condensador en cargarse con +2 V quecambiarán el estado de la puerta NAND desactivando el LED.

La constante de tiempo de carga es:

τ = R2.C1 (2.7)

- Fijamos el valor de la capacidad a un valor comercial.

C1=10 µF (2.8)

Sustituyendo las ecuaciones (2.7) y (2.8) en la (2.6) obtenemos:


65

t = -R2 · 10 µF · ln

5.4

3(2.9)

- El tiempo de carga t tendrá que ser lo suficientemente grande encomparación con la velocidad de transmisión de datos para evitar cargas y descargascontinuas que provocarían que el LED se encendiera y apagará continuamente,aumentando el consumo del driver y disminuyendo la durabilidad del componente,.

Por lo que calculando para una velocidad de transmisión normal de 9600 bpsobtenemos la duración de un bit que es de 100 µs. Para asegurar haremos un tiempode carga muy superior de 4 ms, que es lo que tardan 4 palabras de 10 bits en serenviadas a esta velocidad.

4 ms = -R2 · 10 µF · ln

5.4

3(2.10)

Despejando obtenemos:

R2 =1 kΩ (2.11)

Con esto queda calculado el valor de la resistencia necesaria para quefuncione correctamente el detector. La τ de carga será

τ = R1 · C1 = 1 kΩ.10 µF = 10 ms (2.12)

En el caso de que se transmita a velocidades superiores no habrá ningúnproblema, sino que mejoraría el sistema ya que el condensador tendrá menos tiempoen cargarse.

El problema ocurre cuando reducimos la velocidad de transmisión por debajode 250 bps, donde la duración de un bit es de 4 ms, igual que el tiempo en que tarda elcondensador en cargarse con la tensión suficiente como para cambiar el estado de lapuerta NAND.

Por tanto, a velocidades inferiores a esta, el LED parpadeará debido a que elcondensador tiene suficiente tiempo de cargarse, pero esto no será un problema yaque una velocidad tan reducida es muy inusual en cualquier sistema de comunicación,de todas formas si fuera necesario se podrían cambiar los condensadores yresistencias para adecuarse a cualquier velocidad de transmisión.

En el caso de la descarga del condensador, esta se hará de forma más rápidapara asegurar que baje la tensión lo más rápido posible cuando se están transmitiendodatos. Por lo que volviendo a utilizar la formula (2.3) obtenemos lo siguiente:

0.5V= 0V + [ 5-0 ] e- t /τ (2.13)


66

e- t /τ =5

5.0(2.14)

Aplicando el logaritmo neperiano obtenemos:

t = -τ · ln ( )1.0 (2.15)

Que será el tiempo que tarda el condensador en descargarse hasta los +0.5 Vy será interpretado como un '0' lógico que cambiará el estado de la puerta NANDactivando el LED.

La constante de tiempo de carga es:

τ = R5 · C1 (2.16)

- Fijamos el valor de la capacidad a un valor comercial.

C1=10 uF (2.17)

Sustituyendo las ecuaciones (2.15) y (2.16) en la (2.14) obtenemos:

t = -R5 · 10 uF · ln ( )1.0 (2.18)

Para que pueda descargarse más rápido calculamos un tiempo de descargaque será la mitad del tiempo de carga, por lo que obtenemos 2 ms que aplicando a lafórmula resulta:

2ms = -R5 · 10 uF · ln ( )1.0 (2.19)

Despejando obtenemos:

R5 = 100 Ω (2.20)

Con esto queda calculado el valor de la resistencia R5 necesaria para quefuncione correctamente el detector. La τ de descarga será

τ = R5· C1 = 100 Ω.10 uF = 1 ms (2.21)

2.2.2.3.- Simulación Pspice.

El circuito detector de la figura 2.2, lo dibujamos con el programa PSPICE,lo simulamos y obtenemos en el programa PROBE las siguientes señales:


67

- La entrada que se aplica al circuito "V(Vin:+)", es una señal cuadrada de 0a 5 Voltios, con una frecuencia de 500 kHz:

Figura 2.3. Señales a 500 kHz

Como se observa la tensión en el LED "V(LED:1)", se mantiene a 0.2Voltios correspondientes a la caída de tensión entre colector y emisor del transistorQ2 en modo de saturación que mantiene al LED encendido continuamente.

La tensión en el condensador "V(C1:1)" se mantiene a 1 V debido a que noacaba de descargarse y a la tensión directa del diodo schottky.

Pero este nivel de tensión ya es suficiente para mantener el nivel lógico de lapuerta NAND a nivel bajo y mantener encendido el LED.

- Para una frecuencia de 1 kHz de la entrada de 0 a 5 Voltios de señalcuadrada observamos:

Figura 2.4. Señales a 1kHz


68

En este caso la tensión en el LED sigue manteniéndose a 0.2 Voltios lo quenos indica que permanece encendido. Se observa además, como el condensador tienetiempo de cargarse levemente y volverse a descargar, aunque con unas muy levestensiones, por lo que estas cargas y descargas no afectan al circuito ya que no superanen ningún caso la barrera de los 2 Voltios que harían cambiar de estado a la puertaNAND.

- Para frecuencias mucho más bajas, como en la siguiente de f = 20 Hz, losproblemas ya comienzan a aparecer:

Figura 2.5. Señales a 20 Hz.

Como se observa el condensador ya tiene suficiente tiempo para cargarse ydescargarse superando los 2 Voltios, que provocan el cambio de estado de la puertaNAND que actúa sobre el transistor Q2 y hace encender y apagar al LED.

Si el circuito hubiera sido diseñado para trabajar a tan bajas frecuencias, elLED no debería parpadear, pero como ya se comento anteriormente ningún sistematransmite a velocidades tan bajas como en este ejemplo que seria de 40 bps, yteniendo en cuenta que se deben transmitir 10 bits por palabra (8 mas 2 bits deprotocolo), estaríamos hablando de una transmisión de 4 bytes/s que resultaimpensable.

2.2.3.- Emisor Óptico:

El emisor de fibra óptica de plástico consiste en un LED emisor de luz conuna longitud de onda de 650 nm, que corresponde al color rojo del espectro visible.

Este LED controlado por un driver adecuado forma el emisor de fibra óptica,como el que utilizamos en el presente proyecto.


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Como driver del emisor se utilizará el integrado 75451 que está compuestopor una puerta NAND y un transistor en colector abierto [2].

Figura 2.6. Emisor de Fibra Óptica.

Como se observa en el esquema, la puerta NAND tiene conectada una de susentradas permanentemente a la alimentación y la otra entrada, a la fuente de datos, portanto, cuando en la entrada introduzcamos un 1 la NAND nos dará a su salida un 0que mantendrá al transistor Q3 en corte y en consecuencia el LED estará apagado.

En caso de que a la entrada introduzcamos un 0 la puerta NAND, nossuministrará la corriente necesaria para que el transistor Q3 pase a conducir en la zonade saturación y, por tanto, el LED se encenderá.

De esta forma, la entrada de datos encenderá y apagará el LED a través deldriver de forma aislada y evitando efectos de carga y distorsiones de la señal.

Para simular el emisor LED HFBR-1524 que es el que utilizaremosexperimentalmente, se ha utilizado un diodo comercial [6].


70


El emisor de fibra óptica como se observa en la figura 2.6, consiste en unLED emisor de luz conectado a una resistencia que regula la corriente que debe pasara través de él. Además, esta conectado a un transistor que cierra y abre el circuito paraactivarlo o desactivarlo.

Con las pruebas realizadas se ha encontrado que el LED funciona de maneraóptima alrededor de los 60mA, medidos con el multímetro digital en el punto deprueba habilitado para ello. Sabiendo que la tensión Colector-Emisor del transistor esde 0.2 Voltios, calculamos la resistencia que estamos introduciendo:

V = I · R6 + Vf + VCE (2.22)

Donde,V es la tensión de alimentación, 5 Voltios.I es la corriente que atraviesa el diodo. Óptimo a 60 mAVf es la tensión que cae en el diodo cuando esta polarizado en directa, 1.6 V.VCE , es la tensión entre colector y emisor del transistor Q3 en saturación,aproximadamente 0.2 Voltios.

Por tanto, obtenemos:

R6 = mA 60

V 0.2V 6.1V 5 −−= 53 Ω (2.23)

En caso de ir aumentando el valor de la resistencia con el potenciómetrodispuesto en la placa, los retardos de la señal comienzan a aumentar progresivamentey de forma significativa hasta llegar a provocar una distorsión total de la señal por lafalta de potencia óptica en el receptor, que se ve incapaz de convertir valores tan bajosde nuevo en señales eléctricas coherentes.

Si en cambio disminuimos su valor podemos conseguir reducir los tiemposde subida y bajada aumentando la intensidad que proporciona el driver.

El problema de aumentar la corriente que atraviesa el LED es que si damosuna potencia excesiva al emisor de fibra óptica, en el receptor se puede verdisminuida la sensibilidad del fotodiodo, dando lugar a lo que se conoce como"peaking" (picos máximos) que provocan distorsiones.

Para probar y efectuar estos ajustes, se ha dispuesto un potenciómetro de 100ohmios multivuelta que puede ser regulado fácilmente con un pequeño destornilladorplano.


71


Una vez dibujado el circuito emisor de la figura 2.6, lo simulamos con elPSPICE y obtenemos en el programa PROBE las siguientes señales:

- Para una frecuencia de 500 kHz y una señal de entrada cuadrada de 0 a 5Voltios obtenemos:

Figura 2.7. Señales a 1 kHz

Como se observa, se producen pequeños retardos entre la señal de entrada yla señal que le llega al LED emisor de fibra óptica, estos retardos son debidos a laconmutación de la puerta lógica, el transistor y los propios del emisor de fibra óptica.

Midiendo con los cursores del programa PROBE obtenemos los siguientesresultados.

Tiempo de subida: tr = 62 ns.Tiempo de bajada: tf = 14 ns.

Tiempos que se aproximan a los obtenidos experimentalmente, aunque sonmenores ya que trabajamos con componentes ideales.

2.2.4.- Receptor Óptico:

El receptor de fibra óptica consiste básicamente en un fotodiodo capaz dedetectar la señal de luz que proporciona el emisor al otro lado de la fibra óptica, yconvertirla de nuevo en energía eléctrica.


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En el siguiente esquema observamos las partes de que esta compuesto elreceptor de fibra óptica que utilizaremos HFBR-2524 [3].

Figura 2.8. Receptor de fibra óptica.

En primer lugar observamos el fotodiodo, que es el encargado de transformarla señal de luz que recibe, en tensión eléctrica. A continuación se conecta al fotodiodoun comparador y posteriormente a un transistor en colector abierto.

El transistor se conecta a una resistencia de pull-up, que mantiene la tensióna 5 V hasta que se activa, entonces la salida se pone a 0 V.

En el circuito podemos observar también una capacidad de 100 nF conectadaentre la alimentación y la masa del circuito. Esta capacidad es necesaria para evitarperturbaciones de la línea de alimentación al receptor y además debe estar lo máspróxima al, a 3cm como máximo del receptor de fibra óptica.

La simulación de este sistema se observará en el circuito completo delapartado siguiente donde se simulará el circuito en conjunto, utilizando unoptoacoplador que tendrá la doble función de emisor y receptor.

2.2.5.- Circuito completo.

Una vez comprobado el funcionamiento de cada etapa por separado, en esteapartado se trata de observar el funcionamiento de todo el circuito en conjunto.


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2.2.5.1.- Esquema eléctrico.

El siguiente esquema realizado con el programa PSPICE nos muestra elesquema eléctrico del sistema emisor, receptor de fibra óptica y detectores decomunicación en conjunto, para poder simularlo.

Figura 2.9. Circuito completo.

Al no poderse simular el fotodiodo receptor de luz, con un dispositivodiscreto, se ha optado por utilizar un optoacoplador 4n25 [5] que simulará tanto eldiodo emisor LED como el fotodiodo receptor.

Figura 2.10. Optoacoplador.

Este optoacoplador consiste como se observa en la figura 2.10 de un emisorde luz y un fotodiodo receptor, ambos en el mismo encapsulado.

De esta forma podemos simular el proceso de conversión de energía eléctricaa luz que lleva a cabo el emisor, y el proceso contrario que realiza el fotodetector.


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Evidentemente con este sistema no podemos simular la distorsión y ladegradación que sufre la luz al pasar a través de la fibra óptica, ya que elacoplamiento en este caso es directo. Pero si nos permite evaluar el comportamientode los circuitos que componen el sistema.


Con el programa "schematics" dibujamos y simulamos el circuito completocon lo que obtenemos en el programa "PROBE" las gráficas correspondientes a lasimulación

- Para una frecuencia de 500 kHz y una señal de entrada cuadrada de 0 a 5Voltios obtenemos:

Figura 2.11. Señal de salida respecto a la de entrada.

En la gráfica se observan claramente los retardos de la señal de salidaobtenida por el receptor simulado, respecto de la señal de entrada (idealmentecuadrada).

Con los cursores del programa PROBE obtenemos los valores que seobservan:

TpLH = 189 nsTpHL = 105 ns

Además, podemos medir la tensión VOL = 0.15 V. Que es la tensión decolector-emisor del transistor de salida del receptor.


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Todos estos valores obtenidos, comparándolos con los resultados obtenidosexperimentalmente, son muy similares aunque en el caso de las simulaciones, al tratarcon componentes ideales. Como el caso de la fibra óptica que al utilizar unoptoacoplador que se ha considerado de perdidas nulas, hacen que los tiempos yretardos sean menores, además de que el sistema puede soportar unas elevadasfrecuencias que en el laboratorio se ven muy distorsionadas por muchos factores.

Si disminuimos la frecuencia de trabajo, los retardos en comparación con laseñal son muy pequeños, por lo que aparentemente no existe retardo y se observanambas señales, la de entrada y la de salida, iguales.

En las pruebas experimentales, a frecuencias de trabajo mayores, estosretardos provocan en la señal grandes distorsiones, por lo que no es recomendablepasar de los 500 kHz establecidos para estos sistemas.

2.3.- Resultados Experimentales.

Una vez simulados los circuitos y comprobado su funcionamiento, se hanhecho diversas pruebas de partes del circuito de forma experimental y sobre placa detopos, de forma que una vez estudiados y comprobados todos los circuitos en ellaboratorio, se ha pasado al montaje del sistema completo sobre placa PCB donde hansurgido nuevos problemas.

2.3.1.- Problemas encontrados y soluciones adoptadas.

A lo largo del desarrollo de la placa se encontraron diversos problemas quese fueron corrigiendo sucesivamente.

2.3.1.1.- Oscilación.

Una vez construida la placa se detectaron una serie de problemas relativos ala señal que obteníamos a la salida del receptor de fibra óptica. Se observó la señal enel osciloscopio y comprobamos que se producían unas oscilaciones notables en laseñal, sobre todo en el paso de nivel bajo a nivel alto.


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En la siguiente figura 2.12, obtenida del osciloscopio digital, se puedeapreciar claramente la oscilación que se producía:

Figura 2.12. Oscilación inesperada.

El problema era debido a conexiones defectuosas y pequeños defectos, quedespués de repasar el circuito, fueron localizados y corregidos.

Una posible causa que, además, aumentaba el retardo era la resistencia depull-up. Al cambiar esta resistencia de pull-up de 1 kΩ a 150 Ω, conectada al colectorabierto del transistor de salida del receptor de fibra óptica, los retardos se vierondisminuidos y en general se produjo una mejora del sistema

Una vez solucionado el problema, habiendo desaparecido totalmente laoscilación que se producía, se observa otra modificación realizada.

Obsérvese el tiempo que tarda la señal en pasar de nivel bajo a nivel alto,este problema se explica en el siguiente apartado, haciendo referencia a la gráfica dela figura 2.12.


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2.3.1.2.-Capacidad superflua .

En el circuito original que utilizamos existía una capacidad de 1.5 nF, entrela resistencia que proporciona la intensidad al LED y el emisor de fibra óptica,destinado a estabilizar la señal.

Pero como se observa en el gráfico de la figura 2.12, en vez de cumplir consu objetivo, comprobamos que nos introducía un retardo a la señal, sobre todo en elretardo de subida (tpLH), por ello se opto por extraer dicha capacidad.

Una vez hechos estos cambios, y otros de menor importancia se consiguefinalmente una señal prácticamente nítida y sin errores como se describe en elsiguiente apartado, resultado final.

2.3.1.3.- Resultado final.

Finalmente y después de corregir todas las deficiencias y ajustar la potenciadel LED al nivel adecuado de 60 mA como indica el fabricante [3] obtenemos unaseñal como la que se observa en la figura 2.13 a una frecuencia de 500 kHz y unaseñal cuadrada de entre 0 y 5 V.

Figura 2.13. Señal del receptor de F.O.


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Señal de salida del sistema de fibra óptica que no presenta ningún tipo deoscilación y sólo se observan los retardos propios de conmutación de los drivers defibra óptica, del emisor LED y el fotodiodo receptor.

En el caso de la figura 2.13, se probaba el sistema a 500 kHz la máximafrecuencia de funcionamiento según el fabricante [3].

2.3.2.- Pruebas y tests.

Para poder realizar las pruebas y tests del sistema de fibra óptica encomparativa con el sistema de transmisión coaxial, seleccionaremos en primer lugarel modo BNC y a continuación se deberá introducir la señal eléctrica a conectando auna de las placas el generador de funciones en los dos canales que tenemos, para loque utilizaremos el conector coaxial en T y a la otra los dos canales del osciloscopio.

De esta forma tendremos funcionando ambos canales, tanto el canal de fibraóptica como el de cobre o cable coaxial al mismo tiempo y se observaránsimultáneamente en la misma pantalla del osciloscopio digital.

La señal que conectamos a la entrada de una de las placas de comunicación,es una señal cuadrada como la que se observa en la figura 2.14:

Figura 2.14. Señal de entrada.


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En este caso, para las pruebas y tests hemos optado por transmitir una señalde entre 0 y +5 Voltios a una frecuencia de 500 kHz, al límite de las capacidades delsistema que utilizamos según el fabricante.

Para poder observar la señal utilizamos un osciloscopio digital de la marca"Tektronics" del que podemos obtener las gráficas que se observan.

Debemos destacar que al trabajar con frecuencias elevadas, ya en la señal deentrada, se observan retardos, esto es debido a los propios cables coaxiales con losque hacemos las conexiones a la placa.

Una vez conectada la señal de entrada de 500 kHz a una de las placas,conectamos los canales de fibra óptica y coaxial a otra placa de la que utilizando dossondas conectaremos a un osciloscopio donde podremos observar las diferencias deuna misma señal cuando pasa a través de un canal o del otro.

Cu.

F.O.

Figura 2.15. Comparación entre sistema de Cu y F.O.

En esta figura se observan claramente los retardos que sufre la señal al pasarpor el sistema de fibra óptica (parte inferior de la gráfica) y al pasar por el cablecoaxial (parte superior de la figura).

El canal de F.O. ha sido invertido para poder tomar los valores de losretardos correctamente ya que estos retardos se calculan como el tiempo desde que laseñal de entrada alcanza el 50% de su máximo hasta que la salida llega al 50% de suseñal.


80

En el caso de la F.O. los retardos son provocados por la conmutación en eldriver los tiempos propios de subida y bajada del emisor óptico y el receptor.

En el caso del cable coaxial la señal presenta unas pequeñas oscilacionesdebido a la propia línea, pero prácticamente es igual a la señal de entrada que seobserva en la figura 2.14.

Utilizando los cursores que posee el osciloscopio digital, podemos calcularlos tiempos y retardos:

Retardo de subida (tpLH) = 193 nsRetardo de bajada (tpHL) = 108 nsDistorsión de la anchura de pulso (tD= tpLH - tpHL) = 85 ns

Tiempo de subida (tr) = 83 nsTiempo de bajada (Tf) = 62 ns

Los tiempos de subida y de bajada se calculan desde que la señal queestamos midiendo alcanza el 10% de su tensión final hasta que llegamos al 90%.

Para hacer mas pruebas sobre el sistema de F.O., añadimos 5 m de fibraóptica a los 5 m que ya teníamos con un conector diseñado para tal fin y observamosde nuevo las señales en el osciloscopio para el nuevo canal de 10 m de fibra.

Cu.

F.O.

Figura 2.16. Atenuación en la F.O.


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Como se observa en la figura 2.16 los tiempos y retardos de la señal en elreceptor óptico aumentan significativamente, además de que la señal se atenúa.

Los tiempos y retardos que medimos en este caso con el osciloscopio digitalson los siguientes:

Retardo de subida (tpLH) = 198 nsRetardo de bajada (tpHL) = 267 nsAnchura de pulso (tD= tpLH - tpHL) = 69 ns

Tiempo de subida (tr) = 89 nsTiempo de bajada (Tf) = 178 ns

Todos estos aumentos de retardos, se deben al aumento de la distancia deconexión, pero también y en este caso principalmente las perdidas que sufre la luz sondebidas al conector que se utiliza para empalmar los dos extremos de las fibrasutilizadas, ya que no es un conector muy preciso y por tanto, la mayoría de potenciaóptica se pierde en el mismo.

Otra de las pruebas que se han llevado a cabo, consiste en doblar la fibraóptica hasta sobrepasar el radio de curvatura máximo que especifica el fabricante [3].

Los efectos que ocasiona pueden verse en la figura 2.17:

Figura 2.17. Señal obtenida al doblar la fibra en comparación con la señal de entrada.


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Se observa que la señal se distorsiona notablemente, tanto que llega a perderla forma original de señal cuadrada por completo.

Esto ocurre, ya que al doblar la fibra, se reduce considerablemente lapotencia óptica que transmite, por ello, al detector de fibra óptica no le llega apenasseñal luminosa y no es capaz de convertirla a la señal eléctrica que correspondería,con lo que observamos una señal muy distorsionada que provocaría errores en el casode que se estuviera estableciendo una comunicación.

2.3.3.- Resultados numéricos obtenidos.

Todas las pruebas han sido realizadas introduciendo una señal cuadrada de5V de amplitud mediante un generador de funciones y visualizadas con unosciloscopio digital.

2.3.3.1.- Variaciones en función de la frecuencia de trabajo.

En las condiciones mejores de trabajo, pasando una intensidad de 60 mA através del emisor de fibra óptica. Variamos la frecuencia de la señal cuadrada deentrada entre 10 Hz y 2 MHz que es la máxima frecuencia a la que trabaja elgenerador de funciones utilizado.

Frecuencia (Hz) TpLH (ns) TpHL (ns) Distorsión de laanchura de pulso (Td)

10 186 108 78 ns100 186 108 78 ns200 188 108 80 ns1 k 191 108 83 ns

10 k 193 108 85 ns100 k 193 108 85 ns500 k 193 108 85 ns

1 M 193 108 85 ns2 M 193 108 85 ns

Tabla 2.1. Efecto de la variación de la frecuencia.

Como se observa e la tabla 2.1, la variación de la frecuencia de trabajo afectamuy levemente a nuestro sistema, aumentando en todo caso el retardo de paso denivel bajo a nivel alto.


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2.3.3.2.- Variaciones en función de la intensidad de trabajo.

Fijando la frecuencia de trabajo a 500 kHz y variando la intensidad quesuministramos al emisor de fibra óptica observamos diferencias en los retardos, comose observa en la tabla 2.2.

Intensidad (mA) TpLH (ns) TpHL (ns) Distorsión de laanchura de pulso (Td)

35 156 149 7 ns40 161 142 19 ns45 168 135 33 ns50 174 126 48 ns55 184 112 72 ns60 193 108 85 ns65 201 106 95 ns70 215 105 110ns80 232 105 127ns90 260 104 156ns

Tabla 2.2. Efecto de la variación de la intensidad.

A medida que se disminuye la intensidad de trabajo, los retardos vandisminuyendo también de forma significativa, pero con la desventaja que hacen alsistema más sensible a deformaciones de la fibra.

Estas pruebas han sido realizadas con un radio de curvatura deaproximadamente 8 cm. A medida que vamos disminuyendo el radio de curvatura, losretardos van creciendo hasta el punto que la señal se distorsiona notablemente oincluso se pierde por completo.

En caso de que se disminuya la corriente por debajo de los 35 mA, elreceptor no tiene suficiente sensibilidad como para detectar la señal de forma correcta,por lo que se observa la señal de salida distorsionada.

Para comparar todos estos datos obtenidos en el laboratorio con los quepresenta el fabricante [3] [4], debemos en primer lugar obtener la potencia óptica a laque estamos trabajando dentro del rango de intensidades en el que nos movemos.

Para saber la potencia óptica a la que estamos trabajando el fabricante nosfacilita una serie de gráficos que comentamos a continuación


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La gráfica de escala logarítmica de la figura 2.18, nos muestra la relación dela corriente que pasa a través del emisor LED y la potencia óptica que emite.

Figura 2.18. Potencia óptica en función de la corriente.

Pero esta gráfica esta normalizada para un valor de corriente de 60 mA. Esdecir, el gráfico representa la diferencia de potencia óptica de salida del emisor con lapotencia de salida que corresponda a los 60 mA. Es por ello que para una corriente de60 mA tenemos un valor de 0 dB.

Expresado de otra forma, la potencia óptica en dB es una medida relativa a lapotencia que tendría el sistema a 60 mA. La relación que siguen es la que se expresaen la siguiente ecuación:

P(dB) = 10 log (P1/P2) (2.24)

Por ello cuando calculamos la potencia para una intensidad de 60 mA, P1=P2y por ello obtenemos 0 dB.

P(dB) = 10 log (1) = 0 dB (2.25)

Entonces, para calcular el rango de potencia en el que nos movemosdebemos en primer lugar marcar el rango de corriente y hacerlo corresponder con ladiferencia de potencia óptica según la gráfica.


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En nuestro caso tenemos un rango de corriente de 35 a 90 mAaproximadamente lo que corresponde a un rango de potencia de entre -3 y +2dB. Estosignifica que nos movemos en un rango de potencias entre 3 dB inferior y 2 dBsuperior a la potencia que se tiene para una corriente de 60 mA

A continuación debemos consultar las hojas de características, dondeobtenemos la potencia óptica que acopla el emisor cuando se le aplica una corrientede 60 mA. En condiciones normales de trabajo, a 25 ºC es de -15.5 dBm.

Con estos datos entonces podemos saber el rango de potencia ópticaacoplada a la fibra por el emisor óptico, sencillamente sumando y restando lasdiferencias:

-15.5 dBm - 3 dB = -18.5 dBm-15.5 dBm + 2 dB = -13.5 dBm

Por tanto el rango de potencia es de -18.5 a -13.5 dBm para un rango deintensidades de 35 a 90 mA.

Por último sólo nos queda mirar las gráficas que nos dan los tiempos deretardo en función de la potencia óptica.

Figura 2.19. Retardos en función de la potencia óptica.

En la figura 2.19 se observan las curvas que marcan los retardos en funciónde la potencia óptica, para varios tipos de dispositivos, de entre ellos el que se utilizaen el presente proyecto es el HFBR-15X4 / 25X4 que corresponden a emisor/receptor.


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Aproximadamente en el rango estudiado de -18.5 a -13.5 dBm tenemos elsiguiente rango de retardos:

TpLH: entre 220 y 300 ns.TpHL: entre 70 y 30 ns

Estos valores, aunque difieren de los obtenidos de forma experimental, seaproximan mucho. Las diferencias pueden deberse a imprecisiones en el momento demedir, ya que hemos utilizado los cursores de un osciloscopio digital que puede no sermuy exacto. Además, tanto el emisor como el receptor en nuestro sistema estánacompañados de otros circuitos que lo constituyen y que inevitablemente afectan alconjunto.

La distorsión de pulso para el rango en el que trabajamos, lo obtenemos de lagráfica de la figura 2.20.

Figura 2.20. Distorsión de anchura de pulso en función de la potencia.

Observamos que para el rango estudiado de -18.5 a -13.5 dBm tenemos lasiguiente distorsión de anchura de pulso:

tD : entre 180 y 290 ns


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En todos los valores obtenidos experimentalmente, pueden observarsediferencias significativas, debido a que las pruebas realizadas por el fabricante,además de realizarse con sistemas más precisos y con menos errores de inserción,también están hechas con los sistemas de forma aislada, no como en nuestro casodonde se han tomado medidas con todos los sistemas que componen la placa delproyecto, funcionando al mismo tiempo, con lo que afectan en mayor o menor medidaa los emisores y receptores de fibra óptica variando sus propiedades.

Potencia óptica en mW:

Aunque normalmente expresamos la potencia óptica en dBm, es interesantetambién conocer el rango de potencias en mW en los que nos movemos.

La unidad dBm expresa la relación entre una determinada potencia P1 y1mW como se muestra en la siguiente ecuación:

P(dBm) = 10 log ( P1(mW)/1 mW ) (2.26)

Por ello para convertir la potencia de dBm a mW, utilizamos la siguienteecuación:

P1(mW) = log-1 ( P(dBm)/10 ) (2.27)

En nuestro caso el rango de potencias en el que nos movemos es -18.5 a-13.5 dBm, aplicando la fórmula (2.27) obtenemos:

P(mW) = log-1 (-1.85) = 14.13 mW (2.28)

P(mW) = log-1 (-1.35) = 44.67 mW (2.29)

Es decir, estamos trabajando en un rango entre 14.13 y 44.67 mW depotencia óptica acoplada a la fibra por parte del emisor.

2.3.4.- Pruebas de transmisión de datos.

Seleccionando el modo serie con el interruptor correspondiente, habilitamosa la placa de comunicaciones, para que reciba datos del puerto serie del ordenadorpersonal, a través del cable que cumple con el estándar EIA-232.

Una vez tenemos la comunicación establecida, podemos además observar enun osciloscopio la evolución de las señales que se transmiten, conectándolo a travésde cable coaxial a los conectores BNC habilitados para ello.


88

Como prueba de comunicación, observamos lo siguiente:

Figura 2.21. Transmisión de datos

En este caso con ambas placas activas, conectadas a sus respectivos PCs,dejamos apretada una tecla en uno de ellos y obtenemos el mismo carácter en el otro ala vez que lo observamos en el osciloscopio

Como se puede aprecia, las repeticiones se producen cada 100 ms, que es elperiodo con el que se escriben los caracteres en un PC al dejar una teclacontinuamente apretada.

En la figura 2.21 no pueden observarse los bits que componen el carácter, yaque se esta viendo la imagen a una escala relativamente muy pequeña.

En las siguientes gráficas 2.22 y 2.23, como ejemplos de transmisión serie,podrán observarse perfectamente.


89

En la siguiente figura 2.22, obtenida directamente del osciloscopio digital, seha probado a transmitir como ejemplo la "j" minúscula:

Figura 2.22. Transmisión del carácter "j".

Se pueden observar claramente cada uno de los bits que se transmiten por lafibra óptica de forma serie, y siguiendo el protocolo serie que tiene establecido lacomunicación que empleamos.

En primer lugar se observa el bit de inicio que pone la línea a '0' lógico paraindicar el inicio de la transmisión, a continuación se van enviando de uno en uno losbits de la palabra de datos a enviar empezando por el bit menos significativo (bit 0)hasta el bit más significativo (bit 8), al final se vuelve a poner la línea a "1" lógicopara indicar el fin de la transmisión.

Detalladamente, demostramos que se transmiten correctamente los datos:El carácter "j" corresponde al binario (0110 1010) y si observamos el gráfico

obtenemos 0 (0101 0110) 1, como se puede ver y según lo citado anteriormente, elcarácter se ha transmitido de forma correcta.


90

En este nuevo caso se ha probado con el carácter "x" minúscula:

Figura 2.23. Transmisión del carácter "x".

El carácter "x" corresponde al binario (0111 1000) y del gráfico obtenemos0(0001 1110)1 que es lo mismo pero enviado siguiendo el protocolo serie, es decir,introduciendo un bit de inicio, un bit de Stop, y enviando los bits de datos empezandopor el bit de menor peso. En estos casos no se ha utilizado ningún tipo de control deerrores de paridad que podría ser incluido.

Del mismo gráfico se puede observar también la velocidad de transmisión ala que se produce en la comunicación.

Utilizando los cursores del osciloscopio digital, medimos el tiempo que tardaen transmitirse un bit y a partir de ahí calculamos la velocidad 1200 bps

1 bit se transmite en aproximadamente 0.83 ms

Por tanto, haciendo hacemos la inversa obtenemos:

≈ms 0.83

bit 11200 bps (2.30)

Velocidad que había sido la seleccionada en ambos PCs para la comunicación


91

Esta es la velocidad a la que se transmiten los bits por el puerto serie, pero nola velocidad real de los datos ya que se deben añadir los bits de protocolo. Así unapalabra de datos ocupara 8 bits mas los dos bits de inicio y Stop lo que nos da 10 bits

De esta forma en este ejemplo quedaría:

bits 10

palabra 1

s

bits 1200• = 120 palabras/s = 120 Bytes/s (2.31)

2.3.5.- Pruebas de transmisión con cable coaxial.

Para las pruebas del cable coaxial, hemos utilizado cable de 4,5 metros delongitud, y hemos transmitido una señal cuadrada entre 0 y 5 V de una frecuencia de500 kHz. Como se observa en la figura 2.24, al alargar el cable, los problemas propiosde la impedancia de la línea empiezan a aparecer.

Figura 2.24. Señal de entrada.

Puede verse que se producen oscilaciones debido a rebotes de la señal queseguidamente se ven absorbidos por la propia resistencia de la línea. Estos problemaspara ser solucionados requerirían de nuevos elementos de compensación queencarecerían el sistema de transmisión por cobre. Elementos que nunca son necesariosen los sistemas de fibra óptica.


92

2.4.- Cálculo de las pistas de cobre.

Para el diseño de la placa PCB se han seguido una serie de normas a aplicaren el trazado de pistas y situación de los componentes de la placa final.

- Se ha buscado una máxima reducción de la superficie total de la placa quese va a utilizar.

- Alcanzar una facilidad de seguimiento de todo el circuito, para en caso deavería, localizar y poder reparar rápidamente y de forma sencilla los posiblesdefecto o errores.

- Se ha intentado en todo momento alejar la parte lógica de la parte depotencia; la fuente de alimentación, para reducir las interferencias, y evitar latransferencia de calor por proximidad.

- Se han diseñado todas las pistas de forma que sus superficies y seccionespuedan soportar el paso de corriente que deban soportar.

Para el diseño de las pistas en placas de 3.5 µm de espesor de capa de cobrese calculan los siguientes parámetros.

- Resistencia media de la pista por metro:

R = 0.5/L (2.32)

Donde,L = ancho de la pista.

- Corriente máxima por pista con las características mencionadas:

I = 3· 3 2L (2.33)

- Por tanto, el ancho de la pista se obtendrá de la siguiente forma.

L = 27

3I(2.34)

Como ejemplo suponemos una pista de 3.5 µm de espesor por la que debenpasar 1.5 amperios, por tanto, el ancho de pista será el siguiente.

L= 27

5.1 3

= 13.0 = 0.35 mm (2.35)


93

Con lo que obtenemos una pista que deberá ser de 0.35mm de ancho. Estemétodo será el utilizado para dimensionar todas las pistas de la placa.

2.5.- Software.

El software desarrollado para probar la placa de comunicación del sistema decomunicación ha sido desarrollado en lenguaje de programación C para Ms-DOS.

En este apartado se observaran las pruebas realizaras con el programaCHAT.C y los resultados que se han obtenido.

En la imagen observamos la pantalla-menú que nos da opción a configurar lascaracterísticas de la comunicación que queremos realizar

***********************************************************

CHAT INTERACTIVO POR IRQ (COMUNICACION FULL DUPLEX)

***********************************************************

Seleccione una opcion:

1.- Operar como Master 2.- Operar como Slave 3.- Seleccionar puerto COM (COM 2 por defecto) 4.- Escoger la velocidad de transmision (

(9600bps por defecto) 5.- Salir

***********************************************************

Con la opción 3 se nos permite seleccionar el puerto que deseamos utilizarpara establecer la comunicación con el otro ordenador. Y nos aparece la siguienteopción:

Utilizar 1) COM1 o 2) COM2 ?

Pulsando el 1 optamos por el puerto serie COM1 y pulsando el 2 por elpuerto serie alternativo correspondiente al COM2.

También se nos permite Escoger la velocidad de transmisión pulsando el '4'en el menú principal. Con lo que nos aparecerá lo siguiente:

Velocidad:0) 115.200bps1) 57.600bps2) 38.400bps


94

3) 19.200bps4) 9.600bps5) 4.800bps6) 2.400bps7) 1.200bps8) 10bps9) 2bps

Según el dígito que pulsemos podemos transmitir desde 115200bits porsegundo hasta solo 2 bits por segundo, siendo estas la máxima y la mínima velocidadrespectivamente alcanzable por la DUART del puerto serie.

Una vez configurado el puerto de comunicación en ambos sistemas ocomputadoras, seleccionando la misma velocidad de transmisión en ambos, en otrocaso se producirían errores de transmisión. Seleccionamos la computadora quequeremos que se mantenga a la espera de que sea seleccionada pulsando el '2':

***-TERMINAL SLAVE-***CHAT INTERACTIVO POR IRQ (COMUNICACION FULL DUPLEX). 'ESC' PARAFINALIZAR.

En este momento esta computadora estará en modo Slave y se mantendrá a laespera de que otra la seleccione momento en el cual pasara a activarse lacomunicación:

-INICIO DE LA COMUNICACION:<MASTER>:Probando la comunicacion entre master y slave...<SLAVE>:Respondiendo a la prueba de comunicación-FIN DE LA COMUNICACION

----->Pulse 'ENTER'<-----

En otra computadora seleccionaremos el '1' para actuar como Master de lacomunicación que será el encargado de seleccionar el Slave con el que quieracomunicarse:

***-TERMINAL MASTER-***CHAT INTERACTIVO POR IRQ (COMUNICACION FULL DUPLEX). 'ESC' PARAFINALIZAR.

Escoge el terminal 'SLAVE' con el que deseas comunicar (001-256):

Seleccionamos el numero que tendrá asociado el slave de entre 256 posibles,en caso de que no estuviera conectada a la red esa placa concretamente se dará unmensaje de ERROR:


95

¡¡¡Error!!!: El terminal seleccionado no esta conectado a lared.


Pulsando ENTER volvemos al menú inicial y seleccionaríamos de nuevo. Ennuestro caso seleccionaríamos el 001 y con la otra placa conectada obtendríamos:

-INICIO DE LA COMUNICACION:<MASTER>:Probando la comunicacion entre master y slave...<SLAVE>:Respondiendo a la prueba de comunicación-FIN DE LA COMUNICACION


Pulsando cualquiera de los dos, tanto Master como Slave la tecla ESC, lacomunicación se interrumpe dando un mensaje de Fin de Comunicación comoobservamos en el ejemplo anterior y pulsando 'enter' volveríamos de nuevo al menúinicial.

Referencias:

[1] - Datasheet 78XX (Fairchild Semiconductor).[2] - Datasheet 75451 (National Semiconductor).[3] - Versatile Link. The Versatile Fiber Optic Connection. Technical

Data HFBR-0501 Series. (Agilent Technologies).[4] - Application Note 1035. (Agilent Technologies).[5] - Datasheet 4n25 (Fairchild Semiconductor)[6] - Datasheet 1N4007 (Fairchild Semiconductor).



Presupuesto PFC: Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

96

3.- Presupuesto


97

3.1.- Mediciones.

Núm. U.M. Desg Descripción Uds. Medic. Subt. Total

CAPÍTULO 1: PLACA DE COMUNICACIONES.

1-001 CM2 PC PLACA FIBRA VIDRIO,SIMPLE, 110x110MM.PLACA DE FIBRA DE VIDRIOPRESENSIBILIZADA POSITIVADE CARA SIMPLE 110X110MM. 1 121 121

121

1-002 U RJ1 REGLETA DOS PINES.CONECTOR REGLETA DE DOSPINES PARA ALIMENTACIÓNDE LA PLACA DECOMUNICACIÓN. 1 1

1

1-003 U U1 REGULADOR DE TENSION7805.REGULADOR DE TENSIONCONTÍNUA A 5 VOLTIOS CONENTRADA ENTRE 7 Y 20VOLTIOS. 1 1

1

1-004 U U2 DRIVER/RECEIVERMAX232.INTEGRADO DE DOBLEFUNCIÓN, CONVERTIDOR DENIVELES TTL A RS-232 YCONVERTIDOR DE NIVELES RS-232 A TTL. 1 1

1

1-005 U U3 DECOD. / DEMULT. 74139.DECODIFICADORDEMULTIPLEXADOR DE DOS ACUATRO LINEAS DUAL. 1 1

1

1-006 U U4 BUFFER TRI-STATE 74125.BUFFER CUADRUPLE NOINVERSOR CON SALIDA EN TRI-STATE DE ALTA IMPEDANCIAACTIVADO A NIVEL BAJO. 1 1

1


98



1-007 U U5 DRIVER PERIFERICODUAL 75451.DRIVER PERIFERICO DUAL DESISTEMAS TTL CON DOSPUERTAS NAND CONECTADASA UN TRANSISTOR NPN. 4 4

4

1-008 U U6 SELECTOR / MULT. 74257.SELECTOR MULTIPLEXADORCUADRUPLE CON SALIDA ENTRI-STATE DE ALTAIMPEDANCIA ACTIVADO ANIVEL BAJO. 1 1

1

1-009 U U7 EMISOR F.O. HFBR-1524.EMISOR DE FIBRA ÓPTICA DEPLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO. 1 1

1

1-010 U U8 RECEPTOR F.O. HFBR-2524.RECEPTOR DE FIBRA ÓPTICADE PLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO. 1 1

1

1-011 U Q TRANSISTOR 2N3904.TRANSISTOR NPN DE USOGENERAL. 4 4

4

1-012 U D1 DIODO SCHOTCKY 1N5917.DIODO SCHOTCKY PARA ALTAFRECUENCIA Y BAJO VOLTAJE20V, CORRIENTE DE 1A. 4 4

4

1-013 U D2 DIODO 1N4007.DIODO DE USO GENERAL DE 1ADE CORRIENTE. 1 1

1


99



1-014 U DL1 DIODO LED DE 5MM ROJO.DIODO LED DE 5MM. DETONALIDAD ROJA 3 3

3

1-015 U DL2 DIODO LED DE 5MMVERDE.DIODO LED DE 5MM. DETONALIDAD VERDE 2 2

2

1-016 U C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9

CONDESADORELECTROLÍTICO 10UF.CONDESADOR ELECTROLÍTICORADIAL SUBMINIATURA 63VOLTIOS.

9 9

9

1-017 U C10,C11


2 2

2

1-018 U C12 CONDESADORELECTROLÍTICO 100UF.CONDESADOR ELECTROLÍTICORADIAL SUBMINIATURA 35VOLTIOS 1 1

1

1-019 U R1,R2,R3,R4

RESISTENCIA 100 OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 100 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA. 4 4

4


100



1-020 U R5 RESISTENCIA 10 OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 10 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA. 1 1

1

1-021 U R6,R7,R8,R9,R10,R11,R12,R13,R14,R15,R16,R17,R18,R19,R20,R21

RESISTENCIA 1KOHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 1000 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

16 16

16

1-022 U R22 RESISTENCIA 150OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 150 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA. 1 1

1

1-023 U C13,C14

CONDESADOR MKT 100nF.CONDESADOR MKT DEENCAPSULADO PLÁSTICO.63VOLTIOS. 2 2

2


101



1-024 U Z1,Z2,Z3,Z4

ZÓCALO 8 PINS NOTORNEADO.ZÓCALO DE 8 PINS NOTORNEADO TIPO DIL PARACARA SIMPLE. 2 2

2

1-025 U Z5,Z6

ZÓCALO 8 PINSTORNEADO.ZÓCALO DE 8 PINS TORNEADOTIPO DIL PARA DOBLE CARA YDE MAYOR SUJECIÓN 4 4

4

1-026 U Z1,Z2,Z3

ZÓCALO 16 PINS NOTORNEADO.ZÓCALO DE 16 PINS NOTORNEADO TIPO DIL PARACARA SIMPLE. 4 4

4

1-027 U Z1 ZÓCALO 14 PINS NOTORNEADO.ZÓCALO DE 14 PINS NOTORNEADO TIPO DIL PARACARA SIMPLE. 2 2

2

1-028 U J1 JUMPER DOS PINS CONHEMBRA.JUMPER DE DOS PINSREDONDOS PARA PLACA PCBCON HEMBRA DECORTOCIRCUITO. 1 1

1

1-028 U DB-9

CONECTOR DB-9 H. PCB.CONECTOR DB-9 HEMBRAPARA PLACA PCB EN ANGULODE 90º. 1 1

1


102



1-029 U JBNC1,JBNC2,JBNC3,JBNC4,JBNC5,JBNC6.

CONECTOR HEMBRA BCN.CONECTOR HEMBRA BNCPARA CHASIS CONCOMPONENTES PARAMONTAJE Y SUJECION.

6 6

6

1-030 U INT1,INT2,INT3.

INTERRUPTOR.INTERRUPTOR DE DOSPOSICIONES PARA MONTAJEEN CHASIS CONCOMPONENTES PARASUJECION Y MONTAJE. 3 3

3

1-031 U SEPARADOR 10MM.ROSCADO 3MMSEPARADOR METÁLICOHEXAGONAL DE 10MM DEALTO Y ROSCADO DE 3MM. 4 4

4

1-032 U HEMBRA DE ROSCADO3MM.HEMBRA DE ROSCADOMETALICA O TUERCA DE 3MMDE DIAMETRO 4 4

4

1-033 U POT1

POTENCIOMETRO 100OHMIOS.POTENCIÓMETROMULTIVUELTA DE 100 OHMIOSY AJUSTE VERTICAL. 1 1

1


103


CAPÍTULO 2: CONEXIÓN ENTRE PLACAS.

2-001 U JVCCJGND.

CONECTOR BANANA 4MM.CONECTOR TIPO BANANA DE4MM DE DIAMETRO PARAALIMENTACION DE LA PLACA. Conector Rojo. 1 1

Conector Negro. 1 1

2

2-002 U BNC1BNC2BNC3BNC4BNC5BNC6BNC7BNC8BNC9BNC10,BNC11,BNC12.

CONECTOR BNC METAEREO CRIMP.CONECTOR BNC METALICOTIPO AEREO PARA CRIMPADO.

12 12

12

2-003 U BNCT CONECTOR BNC EN T.CONECTOR BNC TIPO T DE DOSHEMBRAS Y UN MACHO. 1 1

1

2-004 U DB-9(1),DB-9(2).

CONECTOR DB-9 M.AEREO.CONECTOR DB-9 TIPO AEREOMACHO DE 9 PINS CONACCESORIOS DE MONTAJE ENCARCASA ESTANDO ESTAINCLUIDA. 2 2

2

2-005 U DB-9(3),DB-9(4).

CONECTOR DB-9 H.AEREO.CONECTOR DB-9 TIPO AEREOHEMBRA DE 9 PINS CONACCESORIOS DE MONTAJE ENCARCASA ESTANDO ESTAINCLUIDA. 2 2

2


104



2-006 ML CA CABLE ALIMENTACION1.5MM2.CABLE DE ALIMENTACIONUNIPOLAR DE 1.5MM2 DESECCIÓN. Cable de masa (negro) 1 1.5 1.5

Cable de tensión (rojo) 1 1.5 1.5

3

2-007 ML COAX1,COAX2,COAX3,COAX4,COAX5.

CABLE COAXIAL RG-58C/U.CABLE COAXIAL RG-58 C/U.DIAMETRO DE 19/0,18MM,AISLAMIENTO DEPOLIETILENO SÓLIDO.

Conexión a sistemas externos 4 1.5 6

Conexión entre placas 1 3 3

9

2-008 ML. CS1,CS2.

CABLE SERIE NUEVEHILOS.CABLE SERIE DE NUEVE HILOSDE PAR TRENZADO. 1 1.5 1.5

1.5

2-009 ML. FO1,FO2.

CABLE F.O. D. 1MM.CABLE DE FIBRA OPTICA DEPLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO. 1 5 5

5


105

3.2.- Precios.

Núm. U.M. Desg Descripción Precio Precio en letra


1-001 CM2 PC PLACA FIBRA VIDRIO,SIMPLE, 110x110MM.PLACA DE FIBRA DE VIDRIOPRESENSIBILIZADA POSITIVADE CARA SIMPLE 110X110MM.

6 SEIS PESETAS

1-002 U RJ1 REGLETA DOS PINES.CONECTOR REGLETA DE DOSPINES PARA ALIMENTACIONDE LA PLACA DECOMUNICACIÓN.

30 TREINTA PESETAS

1-003 U U1 REGULADOR DE TENSION7805.REGULADOR DE TENSIONCONTUNUA A 5 VOLTIOS CONENTRADA ENTRE 7 Y 20VOLTIOS.

117 CIENTO DIECISIETEPESETAS

1-004 U U2 DRIVER/RECEIVERMAX232.INTEGRADO DE DOBLEFUNCION, CONVERTIDOR DENIVELES TTL A RS-232 YCONVERTIDOR DE NIVELES RS-232 A TTL.

428 CUATRO CIENTASVEINTIOCHO

1-005 U U3 DECOD. / DEMULT. 74139.DECODIFICADORDEMULTIPLEXADOR DE DOS ACUATRO LINEAS DUAL.

34,24 TREINTA YCUATRO PESETASCONVEINTICUATROCENTIMOS

1-006 U U4 BUFFER TRI-STATE 74125.BUFFER CUADRUPLE NOINVERSOR CON SALIDA EN TRI-STATE DE ALTA IMPEDANCIAACTIVADO A NIVEL BAJO.

25 VEINTICINCOPESETAS


106



1-007 U U5 DRIVER PERIFERICODUAL 75451.DRIVER PERIFERICO DUAL DESISTEMAS TTL CON DOSPUERTAS NAND CONECTADASA UN TRANSISTOR NPN.

17 DIECISIETEPESETAS

1-008 U U6 SELECTOR / MULT. 74257.SELECTOR MULTIPLEXADORCUADRUPLE CON SALIDA ENTRI-STATE DE ALTAIMPEDANCIA ACTIVADO ANIVEL BAJO.

42 CUARENTA Y DOSPESETAS

1-009 U U7 EMISOR F.O. HFBR-1524.EMISOR DE FIBRA ÓPTICA DEPLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO.

1.220 MIL DOS CIENTASVEINTE PESETAS

1-010 U U8 RECEPTOR F.O. HFBR-2524.RECEPTOR DE FIBRA ÓPTICADE PLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO.

1.220 MIL DOS CIENTASVEINTE PESETAS

1-011 U Q TRANSISTOR 2N3904.TRANSISTOR NPN DE USOGENERAL.

19 DIECINUEVEPESETAS

1-012 U D1 DIODO SCHOTCKY 1N5917.DIODO SCHOTCKY PARA ALTAFRECUENCIA Y BAJO VOLTAJE20V, CORRIENTE DE 1A.

32 TRENTA Y DOSPESETAS

1-013 U D2 DIODO 1N4007.DIODO DE USO GENERAL DE 1ADE CORRIENTE.

5 CINCO PESETAS


107



1-014 U DL1 DIODO LED DE 5MM ROJO.DIODO LED DE 5MM. DETONALIDAD ROJA

44 CUARENTA YCUATRO PESETAS

1-015 U DL2 DIODO LED DE 5MMVERDE.DIODO LED DE 5MM. DETONALIDAD VERDE

44 CUARENTA YCUATRO PESETAS

1-016 U C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9


10 DIEZ PESETAS

1-017 U C10,C11


6 SEIS PESETAS

1-018 U C12 CONDESADORELECTROLÍTICO 100UF.CONDESADOR ELECTROLÍTICORADIAL SUBMINIATURA 35VOLTIOS

20 VEINTE PESETAS

1-019 U R1,R2,R3,R4

RESISTENCIA 100 OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 100 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

5 CINCO PESETAS


108



1-020 U R5 RESISTENCIA 10 OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 10 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

5 CINCO PESETAS



5 CINCO PESETAS

1-022 U R22 RESISTENCIA 150OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 150 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

5 CINCO PESETAS

1-023 U C13,C14

CONDESADOR MKT 100nF.CONDESADOR MKT DEENCAPSULADO PLÁSTICO.63VOLTIOS.

20 VEINTE PESETAS


109



1-024 U Z1,Z2,Z3,Z4

ZÓCALO 8 PINS NOTORNEADO.ZÓCALO DE 8 PINS NOTORNEADO TIPO DIL PARACARA SIMPLE.

25 VEINTICINCOPESETAS

1-025 U Z5,Z6

ZÓCALO 8 PINSTORNEADO.ZÓCALO DE 8 PINS TORNEADOTIPO DIL PARA DOBLE CARA YDE MAYOR SUJECIÓN

50 CINCUENTAPESETAS

1-026 U Z1,Z2,Z3


35 TREINTA Y CINCOPESETAS

1-027 U Z1 ZÓCALO 14 PINS NOTORNEADO.ZÓCALO DE 14 PINS NOTORNEADO TIPO DIL PARACARA SIMPLE.

30 TREINTA PESETAS

1-028 U J1 JUMPER DOS PINS CONHEMBRA.JUMPER DE DOS PINSREDONDOS PARA PLACA PCBCON HEMBRA DECORTOCIRCUITO.

3 TRES PESETAS

1-028 U DB-9

CONECTOR DB-9 H. PCB.CONECTOR DB-9 HEMBRAPARA PLACA PCB EN ANGULODE 90º.

312 TRES CIENTASDOCE PESETAS


110





212 DOS CIENTAS DOCEPESETAS


INTERRUPTOR.INTERRUPTOR DE DOSPOSICIONES PARA MONTAJEEN CHASIS CONCOMPONENTES PARASUJECION Y MONTAJE.

130 CIENTO TREINTAPESETAS

1-031 U SEPARADOR 10MM.ROSCADO 3MMSEPARADOR METÁLICOHEXAGONAL DE 10MM DEALTO Y ROSCADO DE 3MM.

12 DOCE PESETAS

1-032 U HEMBRA DE ROSCADO3MM.HEMBRA DE ROSCADOMETALICA O TUERCA DE 3MMDE DIAMETRO

4 CUATRO PESETAS

1-033 U POT1

POTENCIOMETRO 100OHMIOS.POTENCIÓMETROMULTIVUELTA DE 100 OHMIOSY AJUSTE VERTICAL.

200 DOS CIENTASPESETAS


111



2-001 U JVCCJGND.

CONECTOR BANANA 4MM.CONECTOR TIPO BANANA DE4MM DE DIAMETRO PARAALIMENTACION DE LA PLACA.

65 SESENTA Y CINCOPESETAS



423 CUATRO CIENTASVEINTITRESPESETAS

2-003 U BNCT CONECTOR BNC EN T.CONECTOR BNC TIPO T DE DOSHEMBRAS Y UN MACHO.

530 QUINIENTASTREINTA

2-004 U DB-9(1),DB-9(2).

CONECTOR DB-9 M.AEREO.CONECTOR DB-9 TIPO AEREOMACHO DE 9 PINS CONACCESORIOS DE MONTAJE ENCARCASA ESTANDO ESTAINCLUIDA.

315 TRES CIENTASQUINCE PESETAS

2-005 U DB-9(3),DB-9(4).

CONECTOR DB-9 H.AEREO.CONECTOR DB-9 TIPO AEREOHEMBRA DE 9 PINS CONACCESORIOS DE MONTAJE ENCARCASA ESTANDO ESTAINCLUIDA.

315 TRES CIENTASQUINCE PESETAS


112



2-006 ML CA CABLE ALIMENTACION1.5MM2.CABLE DE ALIMENTACIONUNIPOLAR DE 1.5MM2 DESECCIÓN.

55,23 CINCUENTA YCINCO PESETASCON VEINTITRESCENTIMOS



66,46 SESENTA Y SEISPESETAS CONCUARENTA Y SEISCENTIMOS

2-008 ML. CS1,CS2.

CABLE SERIE NUEVEHILOS.CABLE SERIE DE NUEVE HILOSDE PAR TRENZADO.

43,23 CUARENTA Y TRESPESETAS CONVEINTITRESCENTIMOS

2-009 ML. FO1,FO2.

CABLE F.O. D. 1MM.CABLE DE FIBRA OPTICA DEPLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO.

625 SEISCIENTASVEINTICINCO


113

3.3.- Aplicación de precios.

Núm. U.M. Desg Descripción Medic. Pre/Ud. Total


1-001 CM2 PC PLACA FIBRA VIDRIO,SIMPLE, 110x110MM.PLACA DE FIBRA DE VIDRIOPRESENSIBILIZADA POSITIVADE CARA SIMPLE 110X110MM.

121 6 726

1-002 U RJ1 REGLETA DOS PINES.CONECTOR REGLETA DE DOSPINES PARA ALIMENTACIONDE LA PLACA DECOMUNICACIÓN.

1 30 30

1-003 U U1 REGULADOR DE TENSION7805.REGULADOR DE TENSIONCONTUNUA A 5 VOLTIOS CONENTRADA ENTRE 7 Y 20VOLTIOS.

1 117 117

1-004 U U2 DRIVER/RECEIVERMAX232.INTEGRADO DE DOBLEFUNCION, CONVERTIDOR DENIVELES TTL A RS-232 YCONVERTIDOR DE NIVELES RS-232 A TTL.

1 428 428

1-005 U U3 DECOD. / DEMULT. 74139.DECODIFICADORDEMULTIPLEXADOR DE DOS ACUATRO LINEAS DUAL.

1 34,24 34,22

1-006 U U4 BUFFER TRI-STATE 74125.BUFFER CUADRUPLE NOINVERSOR CON SALIDA EN TRI-STATE DE ALTA IMPEDANCIAACTIVADO A NIVEL BAJO.

1 25 25


114



1-007 U U5 DRIVER PERIFERICODUAL 75451.DRIVER PERIFERICO DUAL DESISTEMAS TTL CON DOSPUERTAS NAND CONECTADASA UN TRANSISTOR NPN.

4 17 68

1-008 U U6 SELECTOR / MULT. 74257.SELECTOR MULTIPLEXADORCUADRUPLE CON SALIDA ENTRI-STATE DE ALTAIMPEDANCIA ACTIVADO ANIVEL BAJO.

1 42 42

1-009 U U7 EMISOR F.O. HFBR-1524.EMISOR DE FIBRA ÓPTICA DEPLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO.

1 1.220 1.220

1-010 U U8 RECEPTOR F.O. HFBR-2524.RECEPTOR DE FIBRA ÓPTICADE PLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO.

1 1.220 1.220

1-011 U Q TRANSISTOR 2N3904.TRANSISTOR NPN DE USOGENERAL.

4 19 76

1-012 U D1 DIODO SCHOTCKY 1N5917.DIODO SCHOTCKY PARA ALTAFRECUENCIA Y BAJO VOLTAJE20V, CORRIENTE DE 1A.

4 32 128

1-013 U D2 DIODO 1N4007.DIODO DE USO GENERAL DE 1ADE CORRIENTE.

1 5 5


115



1-014 U DL1 DIODO LED DE 5MM ROJO.DIODO LED DE 5MM. DETONALIDAD ROJA

3 44 132

1-015 U DL2 DIODO LED DE 5MMVERDE.DIODO LED DE 5MM. DETONALIDAD VERDE

2 44 88

1-016 U C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9


9 10 90

1-017 U C10,C11


2 6 12

1-018 U C12 CONDESADORELECTROLÍTICO 100UF.CONDESADOR ELECTROLÍTICORADIAL SUBMINIATURA 35VOLTIOS

1 20 20

1-019 U R1,R2,R3,R4

RESISTENCIA 100 OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 100 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

4 5 20


116



1-020 U R5 RESISTENCIA 10 OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 10 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

1 5 5



16 5 80

1-022 U R22 RESISTENCIA 150OHMIOS1/4 W.RESISTENCIA DE PELICULA DECARBON DE 150 OHMIOS Y 1/4DE VATIO DE POTENCIA.

1 5 5

1-023 U C13,C14

CONDESADOR MKT 100nF.CONDESADOR MKT DEENCAPSULADO PLÁSTICO.63VOLTIOS.

2 20 40


117



1-024 U Z1,Z2,Z3,Z4


2 25 50

1-025 U Z5,Z6

ZÓCALO 8 PINSTORNEADO.ZÓCALO DE 8 PINS TORNEADOTIPO DIL PARA DOBLE CARA YDE MAYOR SUJECIÓN

4 50 200

1-026 U Z1,Z2,Z3


4 35 140

1-027 U Z1 ZÓCALO 14 PINS NOTORNEADO.ZÓCALO DE 14 PINS NOTORNEADO TIPO DIL PARACARA SIMPLE.

2 30 60

1-028 U J1 JUMPER DOS PINS CONHEMBRA.JUMPER DE DOS PINSREDONDOS PARA PLACA PCBCON HEMBRA DECORTOCIRCUITO.

1 3 3

1-028 U DB-9

CONECTOR DB-9 H. PCB.CONECTOR DB-9 HEMBRAPARA PLACA PCB EN ANGULODE 90º.

1 312 312


118





6 212 1.272


INTERRUPTOR.INTERRUPTOR DE DOSPOSICIONES PARA MONTAJEEN CHASIS CONCOMPONENTES PARASUJECION Y MONTAJE.

3 130 390

1-031 U SEPARADOR 10MM.ROSCADO 3MMSEPARADOR METÁLICOHEXAGONAL DE 10MM DEALTO Y ROSCADO DE 3MM.

4 12 48

1-032 U HEMBRA DE ROSCADO3MM.HEMBRA DE ROSCADOMETALICA O TUERCA DE 3MMDE DIAMETRO

4 4 16

1-033 U POT1

POTENCIOMETRO 100OHMIOS.POTENCIÓMETROMULTIVUELTA DE 100 OHMIOSY AJUSTE VERTICAL.

1 200 200

TOTAL CAPITULO 1.- PLACA DECOMUNUCACIONES.

7.302


119



2-001 U JVCCJGND.

CONECTOR BANANA 4MM.CONECTOR TIPO BANANA DE4MM DE DIAMETRO PARAALIMENTACION DE LA PLACA.

2 65 130



12 423 5.076

2-003 U BNCT CONECTOR BNC EN T.CONECTOR BNC TIPO T DE DOSHEMBRAS Y UN MACHO.

1 530 530

2-004 U DB-9(1),DB-9(2).

CONECTOR DB-9 M.AEREO.CONECTOR DB-9 TIPO AEREOMACHO DE 9 PINS CONACCESORIOS DE MONTAJE ENCARCASA ESTANDO ESTAINCLUIDA.

2 315 630

2-005 U DB-9(3),DB-9(4).

CONECTOR DB-9 H.AEREO.CONECTOR DB-9 TIPO AEREOHEMBRA DE 9 PINS CONACCESORIOS DE MONTAJE ENCARCASA ESTANDO ESTAINCLUIDA.

2 315 630


120



2-006 ML CA CABLE ALIMENTACION1.5MM2.CABLE DE ALIMENTACIONUNIPOLAR DE 1.5MM2 DESECCIÓN.

3 55,23 165,69



9 66,46 598,14

2-008 ML. CS1,CS2.

CABLE SERIE NUEVEHILOS.CABLE SERIE DE NUEVE HILOSDE PAR TRENZADO.

1,5 43,23 64,84

2-009 ML. FO1,FO2.

CABLE F.O. D. 1MM.CABLE DE FIBRA OPTICA DEPLASTICO (POF) DE 1MM DEDIAMETRO.

5 625 3.125

TOTAL CAPITULO 2.- CONEXIÓN ENTREPLACAS.

7.198


121

3.4.- Resumen del presupuesto.

CAPITULO 1.- PLACA DE COMUNICACIONES. 7.302

CAPITULO 2.- CONEXIÓN ENTRE PLACAS. 7.198

Presupuesto de Ejecución Material 14.500

Gastos generales ( 13 % ) 1.885

Beneficio industrial ( 6 % ) 870

Presupuesto de Ejecución Por Contrato 17.255

I.V.A. ( 16 % ) 2.761

PRESUPUESTO (+) 20.016x2

PRESUPUESTO EN PESETAS 40.032

PRESUPUESTO EN EUROS 240

El presupuesto del proyecto, SISTEMA BÁSICO DE COMUNICACIÓN CONF.O.P., asciende a la cantidad de cuarenta mil treinta y dos pesetas.

En euros: Doscientos cuarenta euros (1 euro = 166,386 pts)

+ Teniendo en cuenta que se han realizado dos unidades completas e idénticas delsistema.



Pliego de condiciones. PFC: Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

122

4.- Pliego de Condiciones


123

4.1.- Condiciones generales.

4.1.1.- Objetivo del pliego.

El presente Pliego de Condiciones tiene por objeto definir y regular lascondiciones entre las partes interesadas y llevar a cabo la realización del prototipoconfeccionado, considerando los aspectos técnicos, facultativos, económicos ylegales.

Los aspectos que se tendrán en cuenta en el mismo pliego serán:

- Contenido del proyecto.- Características exigibles de los materiales.- Detalles de la ejecución.- Programa de ejecución del proyecto.- Forma de medir y evaluar las distintas certificaciones necesarias pararealizar el proyecto.

El alcance del trabajo incluye el diseño y preparación de todos los diagramas,especificaciones, lista de material y requisitos para la adquisición e instalación deltrabajo.

Dado el amplio carácter del pliego de condiciones, es normal que puedasurgir, en el transcurso de la obra, alguna eventualidad de poca importancia pero quedebe ser prevista en toda su extensión. En tal caso, se ruega al director de la obra que,antes de tomar una decisión, la consulte con el proyectista en cuestión.

4.1.2.- Descripción general del montaje.

Se enumeran de forma breve, concreta y concisa las distintas partes quecomponen la obra, que son de gran importancia por parte de los realizadores delmismo proyecto. Poniéndose especial interés en el orden establecido, y no efectuandouna actividad concreta sin haber realizado la anterior, quedando establecidas lastareas:

1.- La compra en el mercado de todos los materiales y componentesnecesarios (Conductores de cobre, interruptores, indicadores luminosos LED,circuitos integrados, etc.).2.- Fabricación de las tarjetas de circuito impreso.3.- Montaje de los componentes en las tarjetas fabricadas anteriormente.4.- Interconexionado de las placas entre ellas y a los aparatos que se deseenutilizar (osciloscopios, generadores de funciones, ordenadores, etc.).6.- Ajuste y comprobación de parámetros.7.- Puesta en marcha del equipo.8.- Control de calidad del producto fabricado.


124

9.- Mantenimiento para el correcto funcionamiento del sistema, informandodebidamente a las personas que en el futuro se encargarán del mismo.

Todas estas partes enumeradas anteriormente que en su conjunto forman laobra de este proyecto, deberán ser ejecutadas por montador o montadores los cualesestarán ligados a las normas y reglas que la comunidad autónoma, países o inclusocomunidades internacionales tengan previstas para este tipo de montajes, nohaciéndose cargo el proyectista en defectos de obra por omisión o incumplimiento delas mismas.

4.2.- Reglamentos y normas.

Todos los montajes y conexionado se ejecutarán cumpliendo lasprescripciones indicadas en los Reglamentos de Seguridad y Normas Técnicas deobligado cumplimiento para este tipo de instalaciones, tanto de ámbito nacional,autonómico como municipal, así como, todas las otras que se establezcan en laMemoria Descriptiva del mismo.

Reglamento electrotécnico de baja tensión.

Todos los aspectos técnicos de la instalación que, directa o indirectamente,estén incluidos en el reglamento electrotécnico de baja tensión deberán seguir lo quedisponga en sus diferentes normas. Las instrucciones más importantes relacionadascon la realización del proyecto son las siguientes:

-M.I.B.T.017. Instalaciones interiores o receptoras. Prescripcionesde carácter general.-M.I.B.T.029. Instalaciones a pequeñas tensiones.-M.I.B.T.030. Instalaciones a tensiones especiales.-M.I.B.T.035. Reactancias y rectificadores. Condensadores.-M.I.B.T.044. Normas UNE de obligado cumplimiento publicadaspor IRANOR .

Se adaptarán además, a las presentes condiciones particulares quecomplementarán las indicadas por los Reglamentos y Normas citadas.

4.3.- Materiales.

4.3.1.- Condiciones de los materiales.

Todos los materiales empleados serán de primera calidad. Cumplirán lasespecificaciones y tendrán las características indicadas en el proyecto y en las normastécnicas generales.


125

Toda especificación o característica de materiales que figuren en uno solo delos documentos del Proyecto, aún sin figurar en los otros es igualmente obligatoria.

En caso de existir contradicción u omisión en los documentos del proyecto,el Contratista obtendrá la obligación de ponerlo de manifiesto al Técnico Director delproyecto, quien decidirá sobre el particular. En ningún caso podrá suplir la faltadirectamente, sin la autorización expresa.

Antes de iniciarse el proyecto, el Contratista presentara al Técnico Directorlos catálogos, cartas muestra, certificados de garantía o de homologación de losmateriales que vayan a emplearse. No podrá utilizarse materiales que no hayan sidoaceptados por el Técnico Director.

4.3.2.- Especificaciones de los materiales.

En este apartado se especifican de forma detallada que materiales serán losutilizados e incluso se facilitará imágenes aclaratorias para evitar confusiones a lahora de adquirir los citados materiales. De esta forma se da un nuevo punto dereferencia al director de la obra y a los propios montadores del proyecto.

4.3.2.1.- Especificaciones eléctricas.

Referente a las especificaciones eléctricas de los materiales tendrán que serlas estipuladas por el proyectista en toda su extensión, debiendo quedarcompletamente claras en los materiales que se hayan adquirido.

4.3.2.1.1.- Conductores eléctricos.

Los conductores eléctricos utilizados tales como los de alimentación, los deconexión al PC junto con los utilizados como vías de transmisión serie, presentanunas características determinadas que pasamos a describir.

4.3.2.1.1.1.- Cables de alimentación.

Para la alimentación de la placa, se utilizaran cables de alimentación de doscolores; negro para masa (0 Voltios) y rojo para tensión positiva (+5 Voltios) parafacilitar la identificación y evitar errores de conexión.


126

El conductor utilizado para la alimentación, no será nunca inferior a 1,5mm2, además irán trenzados el conductor de masa con el de alimentación para reducirel efecto de las interferencias electromagnéticas (EMI).

Figura 4.1. Cables de alimentación trenzados.

En la figura observamos los cables que deben usarse para la alimentación de lasplacas, son cables que permiten hasta 24 Amperios de corriente máxima y un voltajede 450 Voltios , además el rango de temperatura se sitúa en los 70 ºC (nominal). Soncables con aislamiento plástico y construidos según las normas IEEE Regulations(15th edition table 9D1).

4.3.2.1.1.2.- Cable Coaxial.

Para las aplicaciones, pruebas o tests en las cuales se precise cable coaxial sedispondrá cable con las siguientes características eléctricas. Una impedanciaaproximada de 50 ohms, un diámetro de conductor interno entre 6-8 mm, unaislamiento de polyetileno, un revestimiento o malla de cobre y finalmente unaprotección de PVC como protección externa.

Entre las principales características que deben presentar los cables coaxialesutilizados está su ancho de banda, situado alrededor de los 100 MHz como términomedio.El que observamos en la figura es el que se utilizará tanto para introducir las señales ala placa, extraerlas para poder ser analizadas, como servir de medio de transmisión.

Figura 4.2. Cable coaxial


127

En la figura observamos la composición del cable coaxial, donde diferenciamosclaramente el núcleo de cobre, el aislante entre conductores de poliestireno, la mallade aislamiento, y el recubrimiento de PVC. En nuestro caso la malla se conectarásiempre a masa para garantizar un mayor aislamiento de las interferenciaselectromagnéticas (EMI).

4.3.2.2.- Conductores ópticos.

La fibra óptica escogida para nuestro sistema de transmisión consiste en unafibra de plástico de 1 mm de diámetro recubierta por una capa protectora tambiénplástica lo que nos da un diámetro total de 2,2 mm.

El peso de este tipo de fibra es muy reducido comparado con el cablecoaxial, aproximadamente un cable de fibra óptica tiene un peso de 5,3 kg/km.

La fibra óptica de plástico a pesar de usar un material muy frágil, puedesoportar tensiones de hasta 35 N, como tensión máxima de instalación. Aunque latensión máxima permanente no debe superar de 5 N.

El radio de curvatura máximo recomendable, antes de que comiencen aaparecer problemas en la transmisión de la luz, es de 30 mm.

Figura 4.3. Cables de fibra óptica de plástico (POF)

Estos cables permiten una muy sencilla conexión. Por lo que songeneralmente destinados a instalaciones de control industrial para distancias cortas,proporcionando las ventajas de la transmisión óptica, sin ninguno de susinconvenientes. Se utiliza también para transmisión de datos, sensores lumínicos ysensores ópticos.

Entre sus aspectos técnicos cuenta también con una tolerancia al calor y alfrío aceptable; de -20 a 70 ºC, además el material de que esta hecho es no propagadorde la llama con baja emisión de humos y bajo contenido de halógenos (FRLS).

Al ser un cable totalmente dieléctrico es totalmente inmune a interferenciaselectromagnéticas y electrostáticas.


128

4.3.2.3.- Placas de circuito impreso.

Todos los circuitos diseñados en el proyecto se realizaran sobre placas defibra de vidrio con presensibilización positiva, exactamente de 110x110 mm yllevaran impregnadas una resina protectora del tipo Epoxy, como observamos en lafotografía.

Figura 4.4. Placa de circuito impreso.

4.3.2.4.- Elementos de conexión.

Entre los variados elementos de conexión que se deben utilizar conectores,zócalos. BNCs, BNC en T, etc. A continuación, citaremos las principalescaracterísticas que deben cumplir desde el punto de vista constructivo cada uno de loselementos, para que se fijen las perceptivas técnicas de cada uno de ellos.

4.3.2.4.1.- Zócalos.

Se deberán utilizar zócalos de circuito impreso, estos son idóneos parainsertar los circuitos integrados una vez los hemos soldado a la placa. Los zócalos nosevitan el proceso de soldadura directa de los circuitos integrados, además defacilitarnos la sustitución en caso de avería.

En nuestro proyecto, se utilizaran dos tipos de zócalos, torneados y notorneados.

Los zócalos torneados sujetan los pines de los componentes de una formamás robusta por lo que serán idóneos para sujetar tanto el emisor como el receptor defibra óptica y evitar que se desconecten cuando los manipulamos. Los no torneados seutilizarán en el resto de circuitos integrados.


129

4.3.2.4.2.- Conector tipo BANANA.

Los conectores tipo BANANA serán utilizados para conectar la placa a laalimentación de una fuente de continua de 7V a 20 V. El conector consiste en unaclavija unipolar, del que se pueden encontrar gran variedad de colores y formas, consistemas de fijación por soldadura o tornillo. Por ello se recomienda adaptar el colorde la banana al color del cable utilizado para evitar confusiones en la conexión.

Figura 4.5. Conector tipo banana

4.3.2.4.3.- Conector tipo BNC.

Los conectores BNC son pequeños, estancos y de conexión y desconexiónrápida por bayoneta.

Los conectores de la serie BNC se emplean con cables coaxiales finos (RG-6/U), con impedancia de 50 ohms. Operan satisfactoriamente hasta los 10 GHz contensiones de 500 V de pico; aunque se recomiendan para aplicaciones de calidad enbaja tensión.

Constructivamente los conectores BNC son de cuerpo plateado y suscontactos de berilio cobrado incluyendo sus bayonetas, garantizando una seguridadóptima debido a las pequeñas dimensiones que existen entre ellas, los aislantes son depolitetrafluoretileno (PTFE), asegurados contra la traslación y el giro.

Figura 4.6. Conector BNC Macho Figura 4.7. Conector BNC Hembra

En la figura se observa este tipo de conector, quedando pues establecidosgráficamente la estructura de construcción, junto a las aplicaciones para las que sedeben utilizar.


130

Un tipo de conector BNC especial, es el conector en T. Este conector será deutilidad para hacer pruebas de transmisión de señales, ya que nos permitirá introduciruna misma señal por los dos canales al mismo tiempo y observar en el receptor lasdiferencias entre transmitir a través de fibra óptica o cable coaxial.

Figura 4.8. BNC en T.

4.3.2.4.4.- Conectores ópticos.

Los conectores ópticos son también una parte importante del sistema ya quetienen la misión de alinear correctamente la fibra óptica tanto en el emisor como en elreceptor, con el sistema de Agilent (HP) añadir estos conectores a la fibra óptica esinmediato y muy sencillo, solo se deben seguir los siguientes pasos:

En primer lugar se corta la fibra, con un cortador de cables normal y se lesquita la capa de protección, después se le aplican los conectores:

Figura 4.9. Cables de F.O. cortados. Figura 4.10. Conectores ópticos.

Figura 4.11. Cables con sus conectores ópticos.


131

Una vez ajustados los conectores, se utiliza una lija fina y se pulen lasterminaciones:

Figura 4.12. Pulido de los terminales de F.O Figura 4.13. Fibra preparada.

Con estos dos pasos sencillos ya tenemos la fibra preparada para serconectada al emisor y receptor de fibra óptica.

Estos pasos de forma mas ampliada, así como las características técnicas delos conectores, se encuentran en el datasheet de agilent "CrimplessConnectors for Plastic Optical Fiber and Versatile Link"del anexo.

4.3.2.4.5.- Conexionado de las placas al PC.

Para realizar la conexión de las placas al PC utilizaremos los conectorespropios del puerto serie RS-232 (COM1) como se ve en la siguiente figura.

Figura 4.14. Conector DB-9

Para conectar al PC se utilizaran conectores DB-9 hembra y para conectar ala placa DB-9 macho.

En el caso de que se quisiera utilizar el puerto serie alternativo (COM2) delos PCs convencionales que poseen un conector DB-25, se puede utilizar un adaptadorconversor de DB-9 a DB-25.


132

4.3.3.- Ensayos, verificaciones y ajustes.

Antes de proceder a la puesta en funcionamiento de la placa, se comprobaránlas conexiones de alimentación y masa respectivamente.

Una vez realizada esta verificación visual se pasara a tomar medidas en losdiversos puntos de prueba que contiene la placa.

En primer lugar observaremos la corriente que pasa por el emisor de fibraóptica. Para ello utilizaremos un multímetro digital en modo de medida de corrientecomo el que se muestra en la foto.

Figura 4.15. Polímetro digital comercial

Para esta medida de corriente se extraerá el conector que cortocircuita eljumper y se conectan las puntas del multímetro a los dos conectores del jumper. Conla medida que se obtenga, se ajustara el potenciómetro situado junto al emisor de fibraóptica, para regular la corriente a un valor de 60 mA. Una vez realizado este ajuste sevolverá a insertar el conector que cortocircuitará el jumper para el funcionamientonormal de la placa.

Para el resto de puntos de prueba se usará un osciloscopio digital de laempresa Tektronics que conectaremos con cables coaxiales con conectores BNCmacho.

Figura 4.16. Osciloscopio Digital


133

El equipo no tiene ningún punto excesivamente crítico, por lo que elfuncionamiento inadecuado del mismo, puede ser debido a múltiples causas, aunquelas que podrían ser mas habituales pueden ser resumidas en tres:

1.- Conexionado defectuoso entre sistemas. Sea entre las placas o con otrosistema exterior, osciloscopio, ordenador, etc.2.- Componentes defectuosos. Deberán ser sustituidos por nuevos.3.- Defectos en la soldadura de los componentes.

Todos estos problemas deberán ser de comprobación visual y en caso deencontrar algún defecto deberá ser corregido.

4.4.- Condiciones de ejecución.

4.4.1.- Descripción del proceso.

4.4.1.1.- Compra y preparación del material.

La compra de materiales, componentes y aparatos necesarios deberárealizarse con el tiempo necesario, para disponer de ellos en el momento en el que secomience la instalación de los elementos en sus respectivas tarjetas de circuitoimpreso, conectores, etc.

4.4.1.2.- Fabricación de los circuitos impresos.

1.- Para la fabricación de las placas de circuito impreso, se deberá disponerde ciertos materiales como: insoladora o lámpara de luz actínida, revelador o en sudefecto una disolución de sosa cáustica más agua, atacador rápido, o bien unadisolución con la siguiente composición: 33% de ácido clorhídrico (HCL) 33% deagua oxigenada de 110 volúmenes y 33% de agua; siendo el último de los materiales autilizar las placas de circuito impreso de fibra de vidrio de material fotosensible poruna de sus caras.

2.- El proceso será el siguiente: en primer lugar se efectuará una fotocopiadel fotolito sobre papel de acetato, quedando visibles las pistas trazadas del diseño.

3.- El fotolito marcado sobre papel de acetato se situara encima de la placade fibra de vidrio en su cara fotosensible, después de retirar la capa protectora. Asídispuesto se expondrá a la luz ultravioleta de la insoladora, para esto se levanta elcristal y se conecta la bomba de vacío para evitar que se formen burbujas de aire entrela transparencia y la placa. A continuación se conecta la luz actínida de la insoladoradurante el tiempo que nos aconseje el fabricante para llegar a obtener una insolacióncorrecta del diseño.


134

Uno de los conceptos mas importantes es el tiempo de exposición, ya quedepende de la lámpara usada, de la distancia de ésta a la placa, del materialfotosensible usado y de la antigüedad de éste; por todo esto el fabricante nos indicacual es el tiempo óptimo recomendado.

4.- Acabada la exposición, se retira la placa de la insoladora y se colocadentro del líquido revelador. El tiempo de revelado dependerá de la marca de la placa,indicándonos el fabricante cual es el más adecuado. De todas formas sirve comoreferencia el que poco a poco se vayan viendo las pistas, y cuando el proceso derevelado está suficientemente avanzado éstas se verán totalmente nítidas, quedando elresto de la superficie libre de cualquier sustancia fotosensible, es decir debemosobservar únicamente el cobre limpio. Se hace notar que un tiempo de reveladoexcesivo podría dañar las pistas e incluso llegar a destruirlas si el tiempo es excesivo.

5.- Una vez revelada la placa, se coloca bajo el grifo y se limpia con agua,con lo que produciéndose un paro del revelado, y posteriormente podemos pasar a lafase del atacado. Sumergimos en el atacador rápido o en la disolución ácida a la placa,y observaremos como va desapareciendo el cobre libre que quedaba sobresaliendo laspistas que se mantendrán intactas. Una vez que haya desaparecido toda la superficiede cobre que no conforma las pistas se sacara la placa del atacador y se limpiará conagua para la fase final de preparación de la placa.

6.- El proceso final al que someteremos a la placa empezará por limpiar laemulsión fotosensible que recubre las pistas utilizando alchohol o acetato mojando unestropajo, esta fase será la que justificará el que podamos soldar sin problemas encimade la placa. Posteriormente se hacen los agujeros con el taladro y se sueldan loscomponentes, mostrando especial atención en la fase de soldadura para no sobrepasarel tiempo máximo de aplicación que nos da el fabricante para la mayoría de elementossemiconductores.

4.4.1.3.- Preparación del mecanizado.

La ejecución final del proyecto no contempla que el prototipo seamecanizado, y posteriormente insertado en soporte metálico o similar. Pero en el casode que debiera situarse en algún tipo de soporte, se seguirá el siguiente procedimiento.

Se adquirirán planchas metálicas o plásticas y se montaran en forma de cajahaciendo los agujeros necesarios para poder acceder fácilmente a interruptores,conectores y visualizar las señales.

Cualquier variación o sugerencia del citado proceso se dejará a la libreelección del director del proyecto, dando total libertad a ejecutar cualquier variaciónque se creyese oportuna.


135

4.4.1.4.- Soldadura de los componentes.

Existen varios métodos para poner en contacto permanente dos conductoreseléctricos, o lo que es lo mismo, realizar entre ellos una conexión eléctrica, el procesopor excelencia a seguir por sus características de sencillez, seguridad y rapidez; es lasoldadura realizada por el aporte de fusión de aleación metálica.

El proceso de soldar consiste por lo tanto, en unir dos conductores de tipo yforma afín, con lo cual podemos encontrar soldaduras entre: terminales decomponentes entre si, terminales de componentes unidas al circuito impreso, hilos,cables, chasis, metálicos, zócalos, etc., de forma que mediante la adición de un tercermaterial conductor en estado líquido por fusión a una determinada temperatura, seforme un compuesto metálico entre los tres conductores que al enfriarse y alcanzar latemperatura ambiente se obtenga una unión rígida permanente.

La realización de la soldadura requiere de unas condiciones iniciales en lassuperficies conductoras que se van a unir, así como en los útiles para soldar; por lotanto se tendrán en consideración si se pretende llegar a obtener un resultado finalsatisfactorio y de buena calidad.

Una de las consideraciones más importantes, será vigilar constantemente elestado de limpieza de los conductores que se pretenden soldar, ya que la presencia deóxidos, grasas y cualquier tipo de suciedad impide que la soldadura realizada sea deuna calidad óptima y poder mantenerse sin ninguna degradación en el tiempo. Esto sedebe que aún habiéndose aplicado la temperatura necesaria, las superficies de losmetales que deben ser unidos no llegan a alcanzar la susodicha temperatura y debidoal efecto de aislamiento térmico de los óxidos o de la suciedad que los recubren, no sehabrá formado la unión total en el proceso llegando sólo parcialmente ha obtener elcompuesto metálico deseado.

La aleación metálica empleada en el proceso es lógicamente un elemento degran importancia. Esta aleación está compuesta por la unión de dos metales, estaño yplomo en una proporción de 60% de Sn y 40% de Pb, encontrándose en el mercado enforma de hilo con un diámetro variable según el tipo y marca, viene enrollado sobreun carrete cuyo tamaño depende de la longitud del hilo que contenga. A ese hilo desoldar se le conoce habitualmente con el nombre de estaño por ser el componentepredominante. La aleación funde a una temperatura de 190 ºC, aunque después seráutilizada a una temperatura superior. Un claro ejemplo de este material es el que semuestra en la figura siguiente:

Figura 4.17. Estaño Comercial.


136

Este hilo de soldar deberá contener además en su interior una resina quefacilita mucho la operación de soldar, ya que su misión es la de efectuar una últimalimpieza de las superficies de los propios componentes y proteger a las soldaduras delaire, sino la alta temperatura puesta en juego aceleraría la oxidación de las zonas aunir y llegaría a impedir incluso la propia soldadura.

La herramienta que proporciona el calor para alcanzar la temperaturanecesaria, es el soldador eléctrico, el cual debe ser de la calidad adecuada para podergarantizar soldaduras fiables, es pues, la siguiente figura, el tipo de soldador con susoporte, lo imprescindible para poder realizar una soldadura óptima de loscomponentes a la placa que se desea montar.

Figura 4.18. Soldador de estaño comercial. Figura 4.19. Soporte para soldador.

Antes de realizar las soldaduras es necesario preparar adecuadamente loscomponentes, hilos y otros elementos que vayan a ser soldados; debiéndose colocaren las posiciones que ocupen en el montaje realizando una sujeción mecánica omediante la simple inserción en el circuito impreso. Deberá tenerse en cuenta, que lasoldadura es una conexión que no garantiza una resistencia mecánica alta entre lospuntos o superficies que se unen.

Una vez soldados los componentes a la placa se cortaran; con cuidado de nodañar la unión soldada; las patillas sobrantes de los componentes, que no excederánde dos milímetros sobre la cara de soldadura del circuito impreso.

Para la soldadura de hilos o cables aislados, es necesario eliminarpreviamente la zona cubierta aislante que rodea el extremo que se va a soldar. Paraello, se pelara el extremo en una longitud aproximada de 4 ó 5 mm., procurando nodañar al conductor, siendo recomendable realizar un estañado previo a la soldadura dela zona pelada, aplicando la punta del soldador y el hilo de soldar durante el tiempoimprescindible para no dañar el extremo de la cubierta del cable; y es conveniente,dejar una zona sin estañar con una longitud aproximada de 2 mm., desde el extremohasta la cubierta.


137

Una vez realizados todos los preparativos, se procede a realizar la soldaduraen sí, para lo que se recomienda que con objeto de conseguir la suficiente habilidad,se comience por las soldaduras en los puntos no situados en el circuito impreso talescomo terminales de interconexión de potenciómetros, conectores, etc.

La soldadura en este caso, se aplicará con calor aproximando la punta delsoldador a las dos superficies que deben estar en contacto, y a continuación seaproximará el hilo de soldar hasta entrar en contacto con la zona ya calientefundiéndose entonces el estaño llegando a fluir por toda la zona caliente, realizando elefecto la resina incorporada a la aleación. La aportación del estaño, será la suficientepara cubrir toda la zona de soldar, dejando entrever las formas de los conductoressoldados, lo cual es la señal de un buen mojado de las superficies; a continuación, sedeja enfriar procurando no mover la zona soldada hasta que se alcanza unatemperatura próxima a la ambiente.

Si se quiere rectificar la posición de alguno de los conductores, elementos ocomponentes dispuestos en la placa de circuito impreso, se realizará el proceso dedesoldaje, que consiste en calentar las uniones defectuosas o incorrectas y succionarel estaño sobrante mediante una bomba succionadora como la que se observa en lafigura.

Figura 4.20. Bomba desoldadora. Figura 4.21. Malla desoldadora.

En la figura derecha observamos otro método que es por malla desoldadora,esta malla se aplica cuando el estaño está en estado fundido y entonces la malla loatrae dejando libre el sitio que queremos desoldar.

Aunque existen otros métodos para desoldar estos son los recomendados porser los más sencillos de utilizar y sobre todo los mas asequibles.


138

4.5.- Condiciones económicas.

4.5.1.- Revisión de precios:

En el contrato se establecerá si el contratista tiene derecho a revisión deprecios y la fórmula a aplicar para calcularla. En defecto de esta última, se aplicará ajuicio del Técnico Director alguno de los criterios oficiales aceptados.

4.5.2.- Contrato.

El contrato se formalizará mediante documento privado, que podrá elevarse aescritura pública a petición de cualquiera de las partes. Comprenderá la adquisición detodos los materiales, mano de obra, medios auxiliares para la ejecución en el plazoestipulado, así como la reconstrucción de las unidades defectuosas, éstas últimas enlos términos previstos.

La totalidad de los documentos que componen el Proyecto Técnico, seránincorporados al contrato y tanto el contratista como la Propiedad deberán firmarlos entestimonio de que los conocen y aceptan.

4.5.3.- Responsabilidades.

El Contratista es el responsable de la ejecución del proyecto en lascondiciones establecidas. El contratista es el único responsable de todas lascontravenciones que él o su personal cometan durante la ejecución. También esresponsable de los accidentes o daños que por errores, inexperiencia o empleo demétodos inadecuados se produzcan.

El Contratista es el único responsable del incumplimiento de lasdisposiciones vigentes en la materia laboral respecto de su personal y por tanto, losaccidentes que puedan sobrevenir y de los derechos que puedan derivarse de ellos.

4.5.4.- Rescisión del contrato.

CAUSAS DE RESCISIÓN: Se consideraran causas suficientes para la rescisión delcontrato las siguientes:

- Primero: Muerte o incapacitación del Contratista.

- Segunda: La quiebra del contratista.

- Tercera: Modificación del proyecto cuando produzca alteración en más o menos25% del valor contratado.


139

- Cuarta: Incumplimiento de las condiciones del Contrato cuando implique mala fe.

Liquidación en caso de rescisión del contrato:

Cuando se rescinda el contrato llevará implícito la retención de la fianza paraobtener los posibles gastos de conservación de el período de garantía y los derivadosdel mantenimiento hasta la fecha de nueva adjudicación.

4.6.- Condiciones facultativas.

Los permisos de carácter obligatorio, deberán obtenerse por parte de laempresa contratante, quedando la empresa contratista al margen de todas lasconsecuencias derivadas de las mismas. Cualquier retraso producido por el proceso defabricación por causas debidamente justificadas y siendo éstas ajenas a la empresacontratista, será aceptado por el contratante, no teniendo éste último derecho alguno areclamación por daños y perjuicios.

Cualquier demora no justificada supondrá una multa por valor del 6% delimporte total de fabricación y por cada fracción de retraso temporal (acordada en elcontrato) se indemnizará de forma conveniente entre las dos partes interesadas.

La empresa contratante se compromete a proporcionar las mayoresfacilidades al contratista para que la fabricación se realice de una forma rápida yperfecta.

El prototipo cumplirá los requisitos mínimos con respecto a lasprescripciones redactadas en los documentos técnicos y memorias, cualquiervariación o mejora sustancial en el contenido del mismo deberá ser consultada con eltécnico diseñador o proyectista. Durante el tiempo que se ha estimado la instalación,el técnico proyectista podrá anunciar la suspensión momentánea si así lo estimaseoportuno.

Las características de los elementos y componentes serán las especificadasen la memoria, debiéndose tener en cuenta para su perfecta colocación y posterioruso.

La contratación de este proyecto se considerará válida cuando las dos partesimplicadas, propiedad y contratista, se comprometan a concluir las cláusulas delcontrato, para lo cual deberán ser firmados los documentos adecuados en una reuniónconjunta tras haber llegado a un acuerdo.

Los servicios prestados por la empresa contratista se considerarán finalizadosdesde el mismo momento en que el aparato se ponga en funcionamiento tras la previacomprobación de que todo funciona correctamente.

El presupuesto no incluye los gastos de tipo energético ocasionados por elproceso de instalación, ni las obras en el caso de que fuesen necesarias, tampoco seespecifica la mano de obra.

El cumplimiento de las elementales comprobaciones por parte de la empresaque instale o adquiera el prototipo, no será competencia del proyectista, el cual quedafuera de toda responsabilidad derivada del incorrecto funcionamiento del equipocomo consecuencia de dicha omisión.


140

4.7.- Conclusiones.

Así pues queda definido el alcance del proyecto y sus normativas, quedandoen acuerdo las partes, que manifiestan conocer los términos de este pliego decondiciones y el proyecto técnico que se adjunta. El incumplimiento u omisión decualquier apartado, parte o prescripción técnica del mismo no hace responsable bajoningún efecto al proyectista en cuestión y para tal cometido, se rubrica en la presentepágina para que no se dé en ningún caso la dejadez de responsabilidad.



Anexo PFC: Sistema Básico de Comunicación con F.O.P.

141

5.- Anexo.


142

5.1.- Anexo 1: Listado del programa.

En el presente anexo se incluye el listado en c del programa realizado paraprobar el sistema de comunicación entre ordenadores a través de las placas decomunicación diseñadas.

Programa de comunicación full duplex interactivo. CHAT.C

/****CHAT INTERACTIVO POR IRQ (COMUNICACION FULL DUPLEX)****/

#include <dos.h>#include <stdio.h>#include <conio.h>#include <math.h>

#ifdef __cplusplus #define __CPPARGS ...#else #define __CPPARGS#endif

char ch,recibido; /*Var. globales*/int INTVECT=0x0B; /*Direccion en la RAM de la ISR del puerto

serie2 COM2*/int PORT=0x2F8; /*Direccion I/O del puerto serie2 COM2*/int PUERTO=1; /*COM2 por defecto*/char VELOC='7'; /*1200bps por defecto*/

void interrupt (*oldportisr)(__CPPARGS); /* ISR PORT antigua */void interrupt PORT_INT(__CPPARGS); /* ISR PORT nueva */

void Master(); /*Funcionando como Master*/void Slave(); /*Funcionando como Slave*/void configurap(int PUERTO, char VELOC);/* Inicializacion del

puerto serie2 */void SeleccionaPuerto(void);void SeleccionaVeloc(void);int leer_placa(); /* Lectura del n§ de placa

escogido*/int seleccion_placa(int s); /* Seleccion de la placa */void restaurar(); /* Restaurar el puerto y el PIC */


143

/*---------------------*********MAIN**********----------------*/

int main() int salir=0; char tecla; while (!salir) /*Presentacion en pantalla*/ clrscr();

printf("***************************************************+*");

printf("*CHAT INTERACTIVO POR IRQ (COMUNICACION FULL DUPLEX)*");

printf("***************************************************+*");printf("* *");printf("* Seleccione una opcion: *");printf("* *");printf("* 1.- Operar como Master *");printf("* 2.- Operar como Slave *");printf("* 3.- Seleccionar puerto COM (COM 2 por

defecto) *");printf("* 4.- Escoger la velocidad de transmision (1200bps por defecto) *");printf("* 5.- Salir *");printf("* *");printf("*************************************************+*\n");

do tecla=getchar();

while ((tecla<'1')||(tecla>'5')); switch (tecla) case '1' : Master();

break; case '2' : Slave();

break; case '3' : SeleccionaPuerto();

break; case '4' : SeleccionaVeloc();

break; case '5' : salir=1;

break;

return 0;


144

/*----------------*********FUNCIONES**********----------------*/

void Master() /*Funcion como Master: Selecciona al Slave einicia la comunicacion*/

int c; clrscr(); configurap(PUERTO,VELOC); printf("***-TERMINAL MASTER-***\nCHAT INTERACTIVO POR IRQ

(COMUNICACION FULL DUPLEX). 'ESC' PARA FINALIZAR. \n");

printf("\nEscoge el terminal 'SLAVE' con el que deseas comunicar (001-256): ");

c=leer_placa(); if (c>256 | c<1) printf("\n\n---Error!!!: El numero de terminaldebe estar comprendido entre 001 y 256");

else if (seleccion_placa(c)) /*Seleccion de la placa*/ printf("\n\n-INICIO DE LA COMUNICACION:\n<MASTER>:\n"); recibido=0; do

if (recibido) /* Se reciben los datos por interrupciones */

if(ch==13) printf("\n<MASTER>:\n"); printf("%c",ch); recibido=0;

if (kbhit()) /* Se envian los datos al presionar las teclas*/

c = getch(); if(c==13) printf("\n<SLAVE>:\n"); outportb(PORT, c); if(!(c==27)) printf("%c",c);

while ((c!=27) && (ch!=27)); printf("\n-FIN DE LA COMUNICACION"); else printf("\n\n---Error!!!: El terminal seleccionado no

esta conectado a la red."); restaurar(); getchar(); printf("\n\n\n ----->Pulse 'ENTER'<-----");getchar();


145

void Slave() /* Funcionamiento en modo Slave: Espera a que el Master inicie la comunicacion*/

int c; clrscr(); configurap(PUERTO,VELOC); printf("***-TERMINAL SLAVE-***\nCHAT INTERACTIVO POR IRQ

(COMUNICACION FULL DUPLEX). 'ESC' PARA FINALIZAR. \n");

while((!(kbhit()&&(getch())==0x1B)) && (inportb(PORT)!=0x01)); outportb(PORT,0x34); /*Enviamos señal de activado*/ printf("\n\n-INICIO DE LA COMUNICACION:\n<MASTER>:\n"); recibido=0;

do if (recibido) if(ch==13) printf("\n<SLAVE>:\n"); printf("%c",ch); recibido=0;

if (kbhit()) c = getch(); if(c==13) printf("\n<MASTER>:\n"); outportb(PORT, c); if(!(c==27)) printf("%c",c);

while ((c!=27) && (ch!=27));

printf("\n-FIN DE LA COMUNICACION"); restaurar(); getchar(); printf("\n\n ----->Pulse 'ENTER'<-----");getchar();

void configurap(int PUERTO, char VELOC) /* Configuracion delpuerto */ if (PUERTO==0) PORT=0x3F8; /* Direccion I/O del puerto

serie1 COM1*/ if (PUERTO==0) INTVECT=0x0C; /* Direccion en la RAM de la ISR

del puerto serie1 COM1*/ outportb(PORT + 1 , 0); /* Deshabilitamos las

interrupciones */ oldportisr = getvect(INTVECT); /* Salvamos el vector de

interrupcion anterior para larecuperacion posterior */

setvect(INTVECT, PORT_INT); /* Introduciomos nuestro nuevovector de interrupcion*/

outportb(PORT + 3 , 0x80); /* Activamos DLAB para pasar almodo de programacion del puerto */


146

switch (VELOC) /*Seleccionamos la velocidad detransmision */

case '0' : outportb(PORT + 0 , 0x01); /* Registro delbyte Bajo del divisor de frecuencia */

break; /* 0x01 = 115,200 BPS */

case '1' : outportb(PORT + 0 , 0x02); break; /* 0x02 = 57,600 BPS */



case '4' : outportb(PORT + 0 , 0x0C); break; /* 0x0C = 9,600 BPS */




case '8' : outportb(PORT + 0 , 0x00); break; /* 0x2D = 10 BPS */

case '9' : outportb(PORT + 0 , 0x00); break; /* 0xE1 = 2 BPS */

outportb(PORT + 1 , 0x00); /* Registro del byte Alto del divisor de frecuencia */

/* 115,200bps-1,200bps*/ switch (VELOC)

case '8' : outportb(PORT + 1 , 0x2D); break; /* 0x2D = 10 BPS */

case '9' : outportb(PORT + 1 , 0xE1); break; /* 0xE1 = 2 BPS */


147

outportb(PORT + 3 , 0x03); /* configuramos la palabra a 8Bits, sin paridad y 1 Bit de Stop */

outportb(PORT + 2 , 0xC7); /* Activamos la pila FIFO con 14bytes*/

outportb(PORT + 4 , 0x0B); /* Activamos las se¤ales DTR, RTS,and OUT2 */

/* Configuramos el controlador de interrupciones */ if (PUERTO==1) outportb(0x21,(inportb(0x21) & 0xF7));

/* COM2 (IRQ3) - 0xF7 */ else outportb(0x21,(inportb(0x21) & 0xEF));

/* COM1 (IRQ4) - 0xEF */

outportb(PORT + 1 , 0x01); /* Se permiten las interrupciones por nuevo dato recibido*/

void SeleccionaPuerto(void) /*Leemos la opcion introducida de

seleccion de puerto*/ char p=' '; printf("Utilizar 1) COM1 o 2) COM2 ? "); while ((p!='1')&&(p!='2')) p=getchar(); PUERTO=p-'1'; void SeleccionaVeloc(void) /*Funcion para leer la seleccion de

velocidad efectuada*/ char p=' '; printf("Velocidad: \n 0)115.200bps \n1) 57.600bps \n2)

38.400bps \n3) 19.200bps \n4)9.600bps \n5) 4.800bps \n6)2.400bps \n7) 1.200bps \n8)10bps \n9) 2bps\n");

while ((p<'0')||(p>'9')) p=getchar(); VELOC=p;

int leer_placa() /*Leemos el n§ de placa introducido por teclado*/

int a,b,d; a=getche()-48; b=getche()-48; d=(getche()-48)+a*100+b*10; return(d);


148

int seleccion_placa(int s) int i; outportb(PORT, s); /*Seleccion del n§ de placa 'slave'*/ for(i=0;i<1000;i++) if(ch==0x34) return (1); delay(1);

/*Comprobamos la respuesta de 'slave'*/ return(0);

void restaurar() outportb(PORT + 1 , 0); /* Desactivamos las interrupciones del

puerto */

/* Enmascaramos el puerto utilizado en el PIC */

if (PUERTO==1) outportb(0x21,(inportb(0x21) | 0x08));/* COM2 (IRQ3) - 0x08 */

else outportb(0x21,(inportb(0x21) | 0x10));/* COM1 (IRQ4) - 0x10 */

setvect(INTVECT, oldportisr); /* Restauramos el vector de interrupcion antiguo */

/*-----------*************INTERRUPCION*********---------------*/

void interrupt PORT_INT(__CPPARGS) /* ISR de PORT */ ch = inportb(PORT); /*Caracter que recibimos por el puerto

serie*/ recibido=1; /*Activamos una señal para la funcion

main*/ outportb(0x20,0x20); /*Fin de la interrupcion*/


149

5.2.- Anexo 2: Placa de circuito impreso.

- PCB: Pistas de cobre y situación de los pads.


150

- Situación de los componentes.


151

5.3.- Anexo 3: Bibliografía y software.

5.3.1.- Bibliografía.

- PC Interno 2.0.Tischer, Michael Ed. Marcombo, 1995- Computer Networks. TANENBAUM, A.S. 3th Ed. Prentice Hall, 1996- Fiber-Optic Communicaction Systems. Govind P. Agrawal. 2nd Ed. John Wiley & Sons, Inc. 1997.- Optical Fiber Comunicatios. John M. Senior. 2nd Ed. Prentice Hall, 1992- Artículo del periódico El Mundo - febrero de 2001 - Número 31 - El cable más rápido del mundo. Miguel Ángel Criado.- Electronic products catalogue RS 2000- Catalogue Farnell 2000- Catalogo Ariston 2000

5.3.2.- Páginas de internet consultadas.

- http://www.semiconductor.agilent.com (Web de Agilent-HP)- http://www.fairchildsemi.com(Datasheets, APPnotes de semiconductores)- http://www.philips.semiconductor.com (Web de philips)- http://www.infineon.com (Web de siemens semiconductor)- http://www.corning.com (Fabricante de F.O.)- http://www.alltheweb.com (Buscador generalista)- http://www.google.com (Buscador generalista)- http://www.farnell.com (Catalogo Online de Farnell)- http://www.rs-amidata.com (Catalogo Online de RS)- http://www.ariston.es (Catálogo Online de Ariston)- http://www.us-epanorama.net (Web de electronica)- http://www.commspecial.com (Sistemas de comunicaciones)


152

5.3.3.- Data sheets y application notes.

POF:

- Versatile Link. The Versatile Fiber Optic Connection. Technical Data HFBR-0501 Series. (Agilent Technologies).- Application Note 1035. (Agilent Technologies).- Fiber Optic Components CookBook (Agilent Technologies).

- Appnote 83: Electronic Circuits for Infineon POF Components. (Infineon)- Appnote 40: Plastic Fiber Components (PFC) A Cost Effective Solution for Optical Signal Transmission. (Siemens).- Crimpless Connectors for Plastic Optical Fiber and Versatile Link Technical Data. (Agilent Technologies)

MANUALES:

- Fiber Optic Technical Training Manual. (Hewlett Packard).- Learning About Options in Fiber. (Fiber Options).- Introduction to Fiber Optics. (Communications Specialties, Inc. Education Guide).- Introduction to Fiber Optic Cables & Connectors. (Communications Specialties, Inc. Education Guide).

HCS y POF:

- Application Note 1080: DC to 10 MBd Versatile Link with Plastic Optical Fiber or Hard Clad Silica Fiber (HCS®) for Factory Automation and Industrial Control Applications (Agilent Technologies).- Application Bulletin 78: Low Cost Fiber-Optic Liks for Digital- Applications up to 155 MBd (Agilent Technologies).- Fiber-Optic Transmitter and Receiver. Reliability Data. (Agilent Technologies)

DATASHEETS DE COMPONENTES:

- PC16550D Universal Asynchronous Receiver/Transmitter with FIFOs (National Semiconductor)- Datasheet 1N4007 (Fairchild Semiconductor).- Datasheet 1N5817 (Fairchild Semiconductor).- Datasheet 2N3904 (Fairchild Semiconductor).- Datasheet 74HC139 (Philips Semiconductors).- Datasheet 74LS125 (National Semiconductor).- Datasheet 74LS257 (Fairchild Semiconductor).- Datasheet 75451 (National Semiconductor).- Datasheet 78XX (Fairchild Semiconductor).- Datasheet MAX232 (MAXIM).


153

5.3.4.- Software utilizado.

- Sistema operativo MS-DOS. Version 6.22. Copyright 1991-1996.

- Sistema operativo Windows 95. Version 4.00. Copyright 1981-1996. Microsoft Corporation.

- MicroSim Schematics. Evaluation Version 7.1. Copyright. October 1996.

- Protel for Windows. Version 1.50. Copyright 1991, 92, 93.

- Turbo C++. Version 3.0. Copyright(c) 1990, 1992 by Borland international,Inc.

- Microsoft Word 97. Copyright 1983-1997. Microsoft Corporation.

- Microsoft Photo Editor 3.0. Copyright 1989-1997. Microsoft Corporation.

- Microsoft PowerPoint 97. Copyright 1987-1997. Microsoft Corporation.

- Microsoft Internet Explorer 5. Copyright 1995-1999. Microsoft Corporation.



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