Mi juguete regalón Arduino

Hace un año un amigo me regalo una placa programable. Su nombre Arduino. Esta es una plataforma electrónica programable, basada en software y hardware flexibles y fáciles de usar. Es especial para quienes aman la electrónica y la programación y tengo un espíritu de innovación.

 Para poder programar la placa, se ocupa un lenguaje de programación Arduino basado en C/C++. El software corre en los sistemas operativos de Windows y Linux.

Lo entretenido de Ardunio es la infinita cantidad de proyectos caseros que podemos realizar en nuestras casas. Estos van desde prender y apagar un diodo led, controlar servomotores, hasta controlar un relé por internet, en fin son muchos los proyecto  los cuales quedan a nuestra imaginación. Arduino también cuenta con diferentes sensores y placas adicionales para aumentar sus funciones, algunas de ellas son interfaz Ethernet, bluetooth, lector de memorias SD entre otras.

Especificaciones técnicas:

Microprocesador: ATmega168

Voltaje de funcionamiento: 5V

Voltaje de entrada: 7-12V

Pines E/S digitales: 14, 6 de ellos son salidas PWM

Pines analógicos: 6

Intensidad por pin E/S : 40 mA

Intensidad por pin de 3.3V: 50mA

Memoria Flash: 16KB

SRAM: 4 KB

Velocidad de Reloj. 16 MH

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Medidor Portátil analógico R&S CTH.

Descubrí la marca Rohde&Schwarz en una revista de tecnología, y  me interesa dar un comentario  de un dispositivo de alta eficiencia que verifica el funcionamiento de sistemas  radios analógicas de FM.  Se trata de El medidor portátil analógico R&S CTH. 

Es un instrumento  de medición de gran importancia en la instalación y mantención de sistemas de radio, al ser un aparato cómodo, pequeño y que se caracteriza por una presentación clara de los resultados y de operación simple.  Una de las ventajas de este sistema es el rango completo de funciones, tales como  pruebas de transmisión y recepción, detección de la posición de averías de cables, corte de trasmisión, frecuencias de trasmisión incorrectas  y medición de la intensidad de campo.  Gracias a su operación simple y diseño robusto es un instrumento de medición más práctico para la operación en terreno, al aire libre y bajo condiciones desfavorables.

Pruebas de funciones básicas en un sistema de radio.

Durante una prueba en un trasmisor el R&S CTH (existe el modelo CHT 100A y 200A) de terminar la frecuencia de trasmisión y la potencia radiada, esta medición es muy impórtate para determinar posibles fallas del sistema. También entra la gama de frecuencias de 30 MHz y 512 MHz, y puede medir potencias entre 0,1W  y 50W. Una de las características interesantes es que para determinar la adaptación de antena, mide la potencia reflejada y en la función de detección de averías en cables, el instrumento  puede adaptarse al tipo de cable mediante un coeficiente de velocidad.

Referencias: Novedades 205/12 ROHDE&SCHWARZ, volumen 52. 

 http://www.rohde-schwarz.la/

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Partes de Radar.

Las partes esenciales de un radar son: trasmisor que es contralado por el modulador, receptor, quien lleva los ecos a frecuencias intermedias, gracias al mezclador, duplexor que  es el encargado de cambiar el de estado al radar a tx y rx, y también consta de su respectivo hardware de control, procesamiento de la señal e interfaz de usuario. Todas estas partes son esenciales en el envió, procesamiento y recepción de la señal. Las partes que más me llaman la atención son:

Amplificadores (klistrón): Es un tubo o válvula al vacío, utilizado en la generación y amplificación de señales de muy altas frecuencias, tiene dos funciones, oscilador y amplificados, y es basado en la modulación de velocidad de los electrones de un haz, sometidos a aceleraciones y frenados como consecuencia de la aplicación de una señal variable en el tiempo. Tienes tres partes, cátodo, ánodo y tubos de arrastre.

Diagrama de Klistrón

Duplexor: En pocas excepciones se utiliza la misma antena tanto para la emisión como para  recepción, es por eso que existe  un sistema que evita el paso de la energía procedente de la trasmisión  penetre en el receptor. Es por eso que el dúplex en muy importante para evitar que se produzcan posibles averías. El duplexor está constituido por células conmutadoras T-R (trasmisión y recepción) y secciones de guías de onda, cuya finalidad es efectuar la conexión de la antena con el transmisor y el receptor en forma alternada durante los tiempos apropiados, impidiendo que la energía procedente del magnetrón entre hacia el mezclador.

Diagrama de multiplexor.

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Tipos de radares.

En función de la señal trasmitida se distinguen diferentes tipos de radares, los cuales se clasifican según sus conceptos básicos. Estos pueden ser el número de antenas, los diferentes tipos de blancos, la forma de onda emitida. Los podemos clasificar según el ámbito de aplicación, militar, aeronáutico, marítimo, meteorológico,  seguridad en rutas y científicos. Unos de los más importantes y usados comúnmente en seguridad vial son los redares de onda continua CW.

El radar CW utiliza señales continuas en vez de ráfagas. Ejemplo de éste es el radar Doppler quien usando la onda continua es capaz de  determinar el rumbo, distancia y altitud de un objeto, como también detectar su velocidad. El efecto Doppler fue descubierto por Chirstian Andreas Doppler, físico austriaco, quien descubrió que las frecuencias de la luz y las ondas sonoras son afectadas por el movimiento relativo de la fuente y del receptor.

Lo interesante del radar Doppler es que para descubrir  el estado del objeto se compara la frecuencia de la señal enviada y la frecuencia  el eco de respuesta. 

Diagrama de Bloques radar Doppler:

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Funcionamientos del Radar

La importancia del radar se basa en la medición del alcance  o distancia, con base en las propiedades electromagnéticas. La señal electromagnética  enviada por el radar viaja en línea recta y a una velocidad constante. Esta señal de micro ondas ilumina un objeto o blanco y este la refleja. La respuesta o eco  de la señal es procesada para encontrar la velocidad  y “distancia” del blanco, cabe destacar que los radares son diseñados de acuerdo a  diferentes especificaciones para un  eficiente desempeño y tamaño. El sistema de radar primario involucra varias disciplinas tecnológicas y de ingeniería: tales como la mecánica, electrónica, civil, sistemas, telecomunicaciones y procesamiento de señal.

Un tema impórtate en el funcionamiento del radar es la determinación de la distancia antes mencionado. La cual se puede determinar teniendo en cuenta en rango (distancia entre en radar y el objeto a detectar) y usando como referencia el tiempo en que la señal  golpea el objeto.

También es de suma importancia la determinación de azimut, la cual tiene como referencia el ángulo del blanco con relación al norte dado por la direccionalidad de la antena o ganancia directiva, la cual es la capacidad de la antena para concentrar la energía radiada. La energía radiada dependerá de la antena, la cual irradia energía en un solo lóbulo.

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Decibeles.

En electrónica y telecomunicaciones  es importante comparar los niveles de energía, para esto existe una unidad de medida que proporciona una relación entre niveles de entrada y salida. Es por eso que hoy hablare del decibel (dB), relacionado con los sistemas de comunicaciones.

El termino dB es una unidad de medida que se utiliza para medir la ganancia o atenuación de la potencia. Sus funciones más específicas son las medias en sistemas de audio, en cálculos de ganancia en sistemas de micro ondas, para análisis de enlaces satelitales, en ganancias de antenas entre otras. 

Para calcular en dB, se toma el logaritmo de la relación de la potencia medida o calculada   con respecto a la potencia de referencia . Este resultado se multiplica por 10 para obtener el valor en dB

Esla es la fórmula de la relación de dos potencias en dB:

Relación en (dB)=10log (P1/P2)

Existen valores de referencias de dB, un ejemplo son los niveles especificados para los trasmisores de microonda. Su nivel de entrada es en dBm, se le agrega una m minúscula para  indicar que el valor específico en dB se ha calculado a 1 milivols de referencia.

Otros valores son:

dBm

dBmW

dBW

dBµV

dBV

dB/bit

dBi

dB/Hz

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Estación Meteorológica

Un trabajo que realice este año es la reparación de sensores e instalación de la estación meteorológica DL2e datalogger que será instalada en la reserva nacional de Nonguen en la octava región, la cual es administrada por la facultad de ciencias forestales de la Universidad de Concepción. No soy experto en estaciones meteorológicas pero por los conocimientos de electrónica y telecomunicaciones que obtuve en mi enseñanza profesional me atreví a aceptar el desafío. La estación contaba con 10 sensores los cuales 4 estaban en mal estado. Estudie los sensores, sus características, conectorización y niveles de voltaje que entregan para tener referencia y poder reparar el los sensores en mal estado.

 El datalogger es un dispositivo de registro de datos programable, capaz de tomar lectura y almacenar datos a partir de una amplia variedad de sensores. Posee un software para poder programar los sensores y las frecuencias de registros. Se comunica por una interfaz RS232 la cual sirve para la configuración y para obtener los datos guardados por el datalogger.

Problema a solucionar

Un problema que descubrí luego de reparar los sensores, es que no podía lograr comunicación entre el datalogger y el pc. Haciendo muchas pruebas encontré que una pista de comunicación de la interfaz RS232 estaba sulfatada.

Lo que hice para reparar la placa fue seguir la señal del puerto RS232. Una vez descubierta la pista rota, hice un puente con un cable para poder reparar la pista defectuosa.

Datalogger Dl2e.

En esta foto estoy haciendo una prueba de comunicación a través de Hyperterminal.

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