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2017

Control inalámbrico por ondas de radiofrecuencia. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE ALTAMIRA Nuestro proyecto consiste en aprovechar las características de control de un sistema mínimo con los circuitos integrados HT12E y HT12D de Holtek para controlar el encendido y apagado de un grupo de leds.

Mandujano, Olea, Elena, Jasón, Luis. M.O.J.E.L. S.A de C.V 10/10/2017

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE ALTAMIRA

PROYECTO CONTROL REMOTO DE UN GRUPO DE LEDS POR RADIO FRECUENCIA

Colaboradores

Pulido Mandujano Oscar Giovanni Jason Vega Hernández María Elena Rodríguez Hernández Eduardo Olea Lescano Luis Enrique Martinez Cruz Grado:-----------------------------------------------------4° Grupo:------------------------------------------------------D Materia:-----------DISPOSITIVOS ANALOGICOS Profesor:------M.C. José Luis Ocampo Casados 1

OBJETIVO El objetivo de este proyecto radica en realizar comunicación directa de radiofrecuencia para controlar el encendido y apagado de cuatro leds. Así como producto de estos avances hemos realizado el presente trabajo lo cual tuvimos que compartir de manera grupal al ir elaborando las tareas programadas de inicio a fin. Así en esta experiencia tocamos puntos sobre: -

Como hacer un circuito impreso sobre una placa de cobre.

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Conceptos básicos de análisis de circuitos digitales y análogos, para la realización

de los circuitos.

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¿Qué es la radiofrecuencia?

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Control remoto por ondas de radiofrecuencia.

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Clasificación de bandas.

DESCRIPCION DEL PROYECTO En este artículo se hace énfasis en el diseño y la implementación de un control inalábrambrico para establecer el encendido y apagado de un grupo de leds, desarrollado por estudiantes de la carrera de Ing. Mecatrónica. El control inalámbrico fue diseñado tomando en cuenta la accesibilidad económica, el alcance y la aplicación en cualquier industria mundial. La ventaja del diseño fue la transmisión y recepción a 315 MHz, que es la banda autorizada por la entidad reguladora (SIGET) para no interferir bandas comerciales. Como indicamos, nuestro proyecto consiste en aprovechar entonces al máximo las características del manejo de comunicación por radiofrecuencia y su sistema de control, para establecer el encendido y apagado de cuatro leds y así de esta manera demostrar los grandes beneficios que nos brinda la radiofrecuencia. JUSTIFICACIÓN La elaboración del proyecto surgió por la necesidad de crear un control a distancia para algunos leds con módulos de RF, con lo cual se pretendió que los módulos cumplan con condiciones básicas como la frecuencia que maneja, la 2

entrada de voltaje y el costo. Por ello lo cual se elaboró un circuito electrónico de recepción de RF y transmisión de RF, considerando las condiciones mencionadas. Un aspecto importante de la investigación fue proporcionar una cobertura moderna e integral en el campo del control industrial por radio frecuencia, puesto que las ondas de radio son fáciles de generar y pueden viajar distancias largas y penetrar edificios sin problemas, de modo que se utilizan mucho en la comunicación, tanto de interiores como de exteriores. Otro detalle importante es que las ondas de radio también son omnidireccionales (viajan en todas las direcciones desde la fuente), por lo cual el transmisor y el receptor no tienen que alinearse físicamente. Este fue el principio en el que se basó el control para el grupo de leds. INTRODUCCIÓN ¿Qué es la radio frecuencia? La radiofrecuencia es básicamente una emisión electromagnética que se produce mediante un circuito oscilador que genera frecuencias superiores a las ultrasónicas, es decir, por encima de 30 KHz. Estas oscilaciones se amplifican eléctricamente y se trasladan a una antena, que será la encargada de liberar el éter. Esa radiofrecuencia (RF) deberá ser modulada por circuitos electrónicos de manera que nos sea útil para transportar la información que precisemos, sean datos digitales como, tonos o voz. También será necesario un equipo receptor, adecuado a la frecuencia a recibir, un circuito demodulador para obtener la información de la señal de RF la información que es transmitida. La potencia de transmisión de RF será adecuada a la distancia que encontramos el receptor, así como de las condiciones que influyan en la transmisión. Clasificación de bandas. Las bandas radioeléctricas se encuentran clasificadas por rangos de frecuencia. Cada una de esas bandas confiere unas características

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específicas, que nos afectan de varias formas, tanto a nivel de calidad de comunicaciones, como de operatividad del grupo. Desde los 30 KHz hasta los 0.3 MHz, estará la Onda Larga (OL) Desde los 3.0 MHz hasta los 3 MHz abarcaría la Onda Media (OM) Desde los 3 MHz hasta los 30 MHz seria la Onda Corta (OC o HF) Por encima de los 30 MHz y hasta los 300 MHz operaríamos en una Muy Alta Frecuencia (VHF) Desde los 300 MHz y hasta los 1000 MHz (1 GHz) sería la Ultra Alta Frecuencia (UHF) Y por encima de 1 GHz se sitúa la banda Súper Alta Frecuencia (SHF), hasta llegar al segmento de la luz ultravioleta. DESARROLLO Proyecto de radio control. En la siguiente figura se muestra el transmisor y receptor de RF los cuales trabajan a 433 MHz.

Figura 1. Modulos de RF a 433 Mhz

En este artículo trataremos el desarrollo de un proyecto de radio control sencillo a 315 MHz. Utilizaremos los populares circuitos codificadores y decodificadores HT12E y HT12D de Holtek

y un par de módulos de radiofrecuencia que

simplifican en gran medida la etapa de RF. El sistema de control remoto nos permite controlar hasta 4 salidas digitales que podemos conectar a cualquier carga utilizando los circuitos de interfaz apropiados.

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Los módulos de RF utilizan un esquema de modulación OOK (ASK). Esto quiere decir que la señal portadora es encendida y apagada para representar los “unos” y “ceros” lógicos en el flujo de datos. Se trata de un sistema que puede aplicarse en multitud de situaciones y que por su simplicidad es indicado para ser construido por cualquier persona que pueda utilizar un protoboard y tenga el conocimiento para leer el diagrama del circuito. En la foto de portada vemos un Kit de módulos RF de 433 MHz, que funcionan como el corazón de este proyecto. El par de módulos funcionan como un enlace de datos simplex, es decir, solamente transmiten información en un solo sentido.

Aun así resultan

extremadamente útiles en aplicaciones sencillas que no requieren una comunicación bidireccional. Los módulos se conectan fácilmente a cualquier micro controlador y/o circuitos codificadores y decodificadores, permitiéndonos tener un enlace de RF funcional en muy poco tiempo. En la foto se muestra la fotografía de los módulos de radio. El módulo más pequeño es el transmisor, mientras que el dispositivo de forma más alargada es el receptor. La ventaja de utilizar este tipo de módulos es que todo (o la mayor parte) del diseño de radiofrecuencia ya fue realizado y hay pocas formas de cometer errores. Todos los componentes externos al módulo de RF son estándar y se consiguen con facilidad. Módulos RF transmisor, receptor 433 MHz. Los módulos RF se encargan de la parte de transmisión / recepción a través de radio frecuencia, sin embargo la codificación y decodificación de los mismos queda a cargo de los circuitos HD12E y HT12D respectivamente. Lista de Materiales. 2 Placas de cobre 2 Fuentes de alimentación de 9V 4 Botones “Pushbutton” 1 Kit Transmisor/Receptor ASK a 433 MHz 5

1 Circuito Integrado HT12E 1 Circuito Integrado HT12D 1 Capacitores cerámicos de 100 μFfa 16V 5 Resistencias de 330 Ohms 1 Resistencia 1 MOhm 1/4W 1 Resistencia 50 KOhms 1/4W 5 Diodos LED Todos los materiales para armar un circuito de este tipo pueden ser adquiridos en cualquier tienda de electrónica. A continuación se muestra el diagrama esquemático para el transmisor con el módulo de RF y el HT-12E. El módulo de RF transmisor acepta una señal digital que se “montará” sobre una portadora de MHz, cambiando la amplitud de la señal portadora según el valor lógico de la señal a transmitir (datos). Podemos imaginarnos esto como una especie de código morse en el que la información binaria se transmite mediante la ausencia o presencia de señal portadora. El circuito HT12E genera un flujo de datos serial que contiene la información de estado de las 4 entradas digitales y la información de direccionamiento (ajustada mediante el DIP switch en el esquemático).

Figura 2. Circuito esquemático de trasmisor control remoto HT12E.

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El circuito transmisor requiere una fuente de alimentación que preferentemente debe ser de 5V (hasta 12V). El DIP switch conectado a las líneas de dirección, puede o no estar presente, ya que todas las entradas de dirección en el HT12E tienen resistencias Pull-Up. La resistencia conectada entre los pines OSC1 y OSC2 determina la velocidad de transmisión de datos y debe coincidir con la velocidad de datos en el receptor para que la información pueda ser interpretada de manera correcta.

Figura 3. Circuito receptor con decoder HT12D.

El módulo receptor presentará en el pin de salida una señal digital muy similar a la que entró en el módulo transmisor. Es responsabilidad del circuito que recibe esta señal digital verificar la integridad de la transmisión y decidir que se debe hacer. El circuito HT12D está encargado de esta tarea. El circuito lee los datos seriales y cambia el estado de sus salidas según el patrón recibido. El resultado de dicha operación se muestra en 4 leds. El circuito demuestra cuando el HT12D recibe una señal valida.

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Figura 4. circuito esquemático de receptor trasmisor ht12d

Construcción y puesta en marcha. Para la construcción del sistema de control remoto, utilizaremos placas de cobre en los que soldaremos los componentes del transmisor y del receptor. Para la antena, podemos utilizar un simple pedazo de alambre de unos 17 centímetros de longitud (1/4 de la longitud de onda a 315 MHz). Para alimentar los circuitos con 5 volts, utilizaremos una batería. Se puede utilizar cualquier otra fuente que sea capaz de proporcionarnos 5 volts de manera estable. Una vez que armemos los circuitos de acuerdo a los diagramas, recomendamos revisar una última vez la orientación de los circuitos, capacitores y todos los dispositivos que tienen polaridad. El circuito NO requiere ningún ajuste por parte del usuario, ya que los módulos vienen sintonizados de fábrica. Para probar el circuito, podemos simplemente aplicar energía y presionar los botones en el protoboard en el que armamos el transmisor, deberíamos ver como encienden los leds correspondientes en el receptor.

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Figura 5. Circuito Transmisor con HT12E armado en un protoboard.

como prueba, se han conectado 4 botones correspondientes a los 4 bits de datos.

En la figura 6 se muestra el circuito sumergido en acido férrico para eliminar el exceso de cobre en la placa.

Figura 6. Circuito sumergido en ácido ferrico para quitar el exceso del cobre.

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Una ves que haya terminado el proceso del asido procedemos a retirar el papel de la placa y perforamos orificios señalados.

Figura 7. perforando la placa

Figura 8. Placa perforada.

Cuando terminamos de perforar la placa pasaremos a soldar los componentes con estaño en la posición correcta de la placa.

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Figura 9. Soldando componentes.

Figura 10. Componentes soldados.

En la siguiente imagen podemos ver el circuito ya funcionando sin ningun prolema, esperando que s eapliquen algunas pruebas. 11

Figura 11. La figura tal representa el circuito funcionando.

Imágenes del proyecto en funcionamiento.

Figura 12. El circuito funcionando.

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Figura 13. Funcionamiento del circuito de RF

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CONCLUCIONES Creemos que lo más importante de este proyecto es el hecho de que logramos implementar por completo todos los objetivos inicialmente planteados, incluso al grado de agregar un buen número de detalles extras al sistema. Y como alumnos de la carrera de mecatrónica estamos agradecidos con el Ingeniero Ocampo quien es el responsable de que hayamos elaborado este proyecto. Consideramos que este proyecto nos dio la oportunidad de integrar realmente nuestros conocimientos en el área de los dispositivos analógicos y sistemas digitales en una aplicación práctica y útil. Gracias a este proyecto nos pudimos dar cuenta de varios puntos a distinguir sobre la correcta elaboración y estructura de como redactar un proyecto en Word.

Gracias…. 14

BIBLIOGRAFIA

Manual de comunicación Manual de HT12E y HT12D http://www.national.com http://www.ti.com http://www.geekfactory.mx www.telecom.com.mx

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