UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA TELECOMUNICACIONES DIGITALES
“SISTEMA DE TRANSMISION DE DATOS PARA EL MONITOREO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA CIUDAD DE JULIACA” Chuquitarqui Llanos Nelson Eddy Atencio Mendoza Arturo Ivan Quispe Puma José
114573 094725 081429
Docente: Ing. Ferdinand Pineda Annco
Puno, Octubre del 2015
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO Facultad de Ing. Mecánica eléctrica, Electrónica y Sistemas Escuela profesional de Ing. Electrónica.
1. TITULO Sistema de transmisión de datos para el monitoreo de la planta de tratamiento de aguas residuales en la ciudad de Juliaca.
2. RESUMEN El proyecto tiene como objetivo fundamental el monitoreo de aguas residuales, en la ciudad de Juliaca. Siendo la transmisión de datos desde una computadora a la planta. Para esto utilizaremos las técnicas de modulación y demodulación FSK (modem fsk) que permitirán transmitir señales sin que se pierda su integridad. Para cumplir esto se necesitara los CI xr-2206 y xr-2211.
3. ABSTRACT Data transmission system for the monitoring of the plant of treatment of residual water in the city of Juliaca. The project has as main objective the monitoring of wastewater in the city of Juliaca. Being the transmission of data from a computer to the plant. For this we will use the techniques of modulation and demodulation FSK (fsk modem) that will allow transmit signals without losing their integrity. To accomplish this, the CI is needed, xr - 2206 and xr-2211.
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4. CONTENIDO
1. TITULO…………......…………………………………………………………………2 2. RESUMEN………….…………………………………………………………………2 3. ABSTRACT…………….…………………………………………………………..…2 4. CONTENIDO………….………………………………………………………..……..3 5. INTRODUCCION………….………………………………………………………….4 6. ESTADO DEL ARTE………….……………………………………………..………4 7. SECCIONES………….…………………………………………………………….…5 7.1. Modulador FSK………….…………………………………………………..…..5 7.1.1. Diagrama del circuito modulador………….…………………………………5 7.1.2. Cálculo matemático………….…………………………………………………6 7.1.3. Resultados de la práctica en el laboratorio………….………………….…8 7.2. Demodulador FSK………….………………...…………………………………9 7.2.1. Diagrama del circuito demodulador………….……………………...………9 7.2.1.1. Calculo matematico………….………………………………….……10
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5. INTRODUCCIÓN. El ser humano es el principal causante, del incremento de aguas residuales. Desde siempre el hombre ha volcado sus desechos en las aguas. Las aguas arrastran los desechos hacia el Lago Titicaca, las bacterias utilizan el oxígeno disuelto en las aguas y degradan los compuestos orgánicos, que a su vez, son consumidas por los peces y las plantas acuáticas devolviendo el oxígeno y el carbono a la biosfera. Como todos sabemos el agua es esencial para la vida. Sin el agua los seres vivos no podríamos existir. Pero el ser humano se ha empeñado en contaminarla. En este proyecto de transmisión de datos que existen diferentes tipos de decodificación de señales en este caso utilizaremos un modulador y demodulador FSK, para controlar la planta y observar los problemas que pueda haber con una computadora, el proceso de la transferencia de datos entre la planta y la computadora será de la siguiente manera: primero será transferir datos al modulador para convertir la señal digital a una señal analógica para pasar al transmisor donde la señal viajara en forma de ondas de radio (Campos electromagnéticos) llegando la señal analógica al receptor y pasara por el demodulador que cumple la función de convertir una señal analógica a una señal digital para transferir la señal a la computadora en donde vemos el dato.
6. ESTADO DEL ARTE. La industria de las comunicaciones electrónicas ha venido reemplazando poco a poco las técnicas convencionales analógicas de modulación, como son AM (modulación de amplitud), FM (modulación de frecuencia) y PM (modulación de fase) por sistemas digitales de comunicaciones. Esto, debido a las ventajas que presenta la modulación digital: mayor inmunidad al ruido, sencillez de procesamiento, alta seguridad de los datos y multicanalización. Algunas de las modulaciones digitales son: ASK (amplitude shift keying), OOK (On-Off keying), FSK (frequency shift keying), BPSK (binary phase shift keying), QPSK (quadrature phase shift keying), 8PSK (8 phase shift keying).
7. SECCIONES 7.1.
Modulador FSK
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Se empieza por armar el circuito del modulador de la figura1 con frecuencia portadora 1200Hz y una señal de banda base 2200Hz. 7.1.1. Diagrama del circuito modulador.
Figura 1. Diagrama del circuito modulador
Figura 2. Circuito integrado XR2206 7.1.2. Cálculo matemático. Modulación FSK: se realiza la modulación con el XR2206 para generar frecuencias 0 y 1 (“0” lógico y “1”) tenemos que tener en cuenta 3 valores. 1) El capacitor de 0.1uF está entre los pines 5 y 6 del XR 2206 2) La resistencia está entre los pines 7 y 8
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De acuerdo a la hoja de datos por la siguiente relación de XR2206 las frecuencias están dadas por la siguiente relación.
En el laboratorio se ha obtenido la frecuencia de 2.561KHz = 2561Hz. Comprobando el cálculo de laboratorio en la siguiente ecuación. Tenemos las fórmulas de frecuencias
:
(1)
(2)
Asumimos los valores: Datos:
Procediendo el cálculo matemático: Reemplazando en la ecuación (1):
Reemplazando en la ecuación (2):
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Las resistencias deben ser idénticas para que el ciclo de trabajo sea del 50%. Por la fórmula:
(3)
Reemplazando:
Es por esa razón que R0 Y R1 son iguales 0: frecuencia de “0” lógico del modulador. 1: frecuencia de “1” lógico del modulador.
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7.1.3. Resultados de la práctica en el laboratorio
Figura 3. Armado el circuito de modulador
Figura 4. Modulando en el osciloscopio
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Figura 5. La señal del modulador 7.2.
Demodulador
El demodulador se va a encargar de reconstruir la señal en banda. La parte clave del mismo es el detector de envolvente. Este integrado nos permite o es capaz de detectar las diferentes frecuencias que nos entrega el modulador xr2206. 7.2.1. Diagrama del circuito demodulador.
Figura 6. Diagrama del circuito demodulador
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Figura 7. Circuito integrado XR 2211
7.2.2. Cálculo matemático Cálculos para la demodulación de las frecuencias 2561Hz en el circuito integrado XR-2211obtenido en el laboratorio. (4) Dónde:
Hallando la
:
y Hallando la resistencia
:
El rango para esta resistencia, está dado entre los valores de 10k a 100k por recomendación del fabrícate, además este valor debemos escoger junto con el valor de condensador que se coloca en los pines 13 y 14 para calcular el mediante la siguiente fórmula:
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(5) Donde:
este valor ya lo obtuvimos en el apartado anterior, de tal manera que escogemos un valor de resistencia que al mismo tiempo nos dé un valor de condensador de 22nF ya que este valor de condensador es comercial.
(6) Datos:
Calculando:
Calcular R1 para dar el ancho de banda de seguimiento deseado
(7)
Para nuestro caso tomamos R1= 54.015kΩ A partir de las instrucciones de diseño Calculamos C1
(8)
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Dónde:
Calcular RF: RF debe ser por lo menos cinco veces R1. (9)
Calcular RB: RB debe ser por lo menos cinco veces RF: (10)
Calcular Rsum: (11)
Calculando CF: (12) Dónde:
(1/s)
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