antepro nº3 sincronizac antenas

FACTIBILIDAD Y EVALUACIN DE PROYECTOS

DISEO, CLCULO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE

SINCRONIZACIN EN ANTENAS DIRECCIONALES DE ACCESO A DATOS DE

INTERNET PARA LA EMPRESA ETB (EMPRESA DE TELECOMUNICACIONES

DE BGOTA) SECCIONAL CCUTA, NORTE DE SANTANDER

ANTEPROYECTO

GRUPO N 4

JENIFFER YEISMAR CALDERN DUARTE

CD. 1160060

DIEGO CAMILO TAMI LPEZ

CD. 1160063

JONATHAN ALEXIS CORZO MANTILLA

CD. 1160064

MARA VICTORIA AFRICANO CONTRERAS

CD. 1160073

PRESENTADO A:

ING. ARISTBULO SIERRA ROJAS

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA

INGENIERA ELECTRNICA

SAN JOS DE CCUTA

NOVIEMBRE 11 DE 2010

2

INFORMACIN GENERAL DEL PROYECTO (FICHA TCNICA)

DISEO, CLCULO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE SINCRONIZACIN EN

ANTENAS DIRECCIONALES DE ACCESO A DATOS DE INTERNET PARA LA

EMPRESA ETB (EMPRESA DE TELECOMUNICACIONES DE BGOTA) SECCIONAL

CCUTA, NORTE DE SANTANDER.

Investigadores Principales: Jeniffer Caldern Duarte. Cdigo: 1160060, Diego Tami

Lpez. Cdigo: 1160063 Jonathan Corzo Mantilla. Cdigo: 1160064, Mara V. Africano

Cdigo: 1160073.

Total Investigadores: 4

Nombre del Grupo de Investigacin: Grupo 4

Lnea de Investigacin: Comunicaciones

Representante Legal: Hctor Miguel Parra Lpez

Nombre de la Entidad: Universidad Francisco de Paula Santander

Tipo de Entidad: Educacin Superior Pblica Departamental

Empresa: UFPS

Direccin: Avenida Gran Colombia N 12E-96 Barrio Colsag

Telfono: 5776655 / 5753515

Fax: 5753893

Correo electrnico: [email protected]

Sede de la entidad: Colsag-Fundadores

Nit: UFPS: 890500622-6

Ciudad: San Jos de Ccuta

Departamento: Norte de Santander

Lugar de Ejecucin del Proyecto: Montaje: Empresa ETB S.A. seccional Ccuta, y

Pruebas: Laboratorio de Electricidad y Electrnica de la UFPS.

Ciudad: San Jos de Ccuta

Departamento: Norte de Santander

Duracin del Proyecto: 4 meses

Tipo de proyecto: Investigacin comparada con aplicacin de conocimientos sobre un

diseo experimental y utilizando el mtodo cientfico.

Tipo de financiacin Solicitada: Cofinanciacin

Valor solicitado : ETB S.A. $26900.000

Valor Contrapartida: UFPS: $ $10560.000

Valor total del Proyecto: $37460.000

Descriptores / Palabras claves: Sincroantenas

Programa Nacional de Ciencia y Tecnologa Sugerido:

Electrnica, Telecomunicaciones e Informtica

3

TABLA DE CONTENIDO

Pg.

INFORMACIN GENERAL 2

LISTA DE FIGURAS 7

LISTA DE TABLAS 7

PRESENTACIN 8

1. TITULO 10

2. FORMULACIN DEL PROBLEMA 11

3. JUSTIFICACIN 12

3.1 Beneficios Sociales 12

3.2 Beneficios Tecnolgicos 12

3.3 Beneficios Econmicos 12

3.4 Beneficios Empresariales 13

3.5. Impacto esperado 13

3.6. Usuarios directos e indirectos 13

4. OBJETIVOS 14

4.1 Objetivo General 14

4.2 Objetivos Especficos 14

5. MARCO REFERENCIAL 15

5.1 Antecedentes 15

4

Pg.

5.2 Marco Terico y Conceptual 17

5.2.1 Definicin de antena 17

5.2.2 Circuitos equivalentes en una antena 17

5.2.3 Antena microondas 18

5.2.4 Ecuaciones caractersticas 18

5.2.5 Enlaces fijos terrestres 20

5.2.6 Tipo de antena parablica 21

5.2.7 Elementos de una antena parablica 22

5.2.8 Motor de posicionamiento controlado HH 23

5.2.9 Montar el motor al sistema de la antena 23

5.2.10 Software LabVIEW 8.6 National Instruments 24

5.2.11 Aislamiento y proteccin de la DAQ 25

6. DISEO METODOLGICO PRELIMINAR 26

6.1 Tipo de proyecto 26

6.2 Limitaciones 26

6.3 Actividades y Metodologa 27

6.4 Aspectos Tcnicos 30

6.4.1 Creacin de VI en LabVIEW 30

6.4.2 DAQ USB 6009 (Tarjeta de Adquisicin de datos) 31

6.4.3 Motor HH 34

6.4.4 Antena parablica para enlaces microondas 37

5

Pg.

6.4.5 Ecuaciones aplicables 38

6.5 Metas y Resultados Esperados 39

7. RECURSOS 42

7.1 De Personal 42

7.1.1 Ejecutores 42

7.1.2 Asesores 42

7.1.3 Personal Tcnico Auxiliar 42

7.2 Fsicos 43

7.2.1 Materiales y Suministros 43

7.2.2 Equipos 44

7.2.3 Infraestructura 44

7.2.4 Administrativos 44

7.2.5 Asesoras 45

7.2.6 Viajes 45

7.2.7 Promocin 45

7.2.8 Documentacin 45

8. PRESUPUESTO PROYECTADO 46

8.1 Presupuesto Global del Proyecto 46

8.2 Gastos de Personal 47

8.3 Gastos de Equipos 48

8.4 Gastos de Materiales y Suministros 49

6

Pg.

9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 50

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 51

BIBLIOGRAFA 51

WEBGRAFA 51

GLOSARIO 53

7

LISTA DE FIGURAS

Pg.

Figura 1. Sistema Transmisin Recepcin. 17

Figura 2. a) Antena como red de cuatro terminales; (b) Circuito

equivalente a una lnea de transmisin; (c) Circuito

equivalente a una antena de recepcin. 18

Figura 3. Antenas parablicas. 21

Figura 4. Diagrama de rayos de una antena parablica. 22

Figura 5. Sistema antena puesta al motor de posicionamiento. 24

Figura 6. Proceso de adquisicin de datos. 25

Figura 7. Sistema de aislamiento y proteccin de la DAQ. 25

Figura 8. Panel frontal del Sistema de sincronizacin de

antenas en LabVIEW. 31

Figura 9. NI USB-6009 NATIONAL INSTRUMENTS. 31

Figura 10. Esquema en bloques de un sistema DAQ. 32

Figura 11. Representacin grafica de la conexin de la DAQ al PC. 33

Figura 12. Esquema fsico de los conectores externos de la DAQ

NI USB-6009. 33

Figura 13. Especificacin de los pines en los conectores I/O de la

DAQ NI USB-6009. 34

Figura 14. Ensamble del motor HH en el soporte del montaje. 35

Figura 15. Antena Parablica Estndar. 37

Figura 16. Caractersticas graficas la directividad de la antena

AP2SR15. 38

LISTA DE TABLAS

Pg.

Tabla 1. Valores de microondas digitales tpicos. 20

Tabla 2. Especificaciones motor de posicionamiento controlado-HH. 36

Tabla 3. Especificaciones de la antena parablica estndar. 37

Tabla 4. Descripcin de los Materiales y Suministros. 43

Tabla 5. Descripcin de los Equipos. 44

Tabla 6. Presupuesto global del proyecto. 46

Tabla 7. Presupuesto de los gastos de Personal. 47

Tabla 8. Presupuesto de los gastos de Equipos. 48

Tabla 9. Presupuesto de los gastos de Materiales y Suministros. 49

Tabla 10. Cronograma de Actividades. 50

8

PRESENTACIN (INCOMPLETO)

El desarrollo tecnolgico en el rea de telecomunicaciones crece a pasos

gigantes por todo el planeta, lo que en un pasado pareca inalcanzable y

presentaba muchos problemas ahora esta al servicio de la comunidad.

Recientemente algunas empresas que se dedican a ofrecer servicios de

comunicacin, estn incursionando en un prometedor sistema para transmisin de

Internet a travs de microondas.

El nuevo sistema inalmbrico logra increbles velocidades de transmisin y

recepcin de datos del orden de los 2048 Kbps y promete convertirse en corto

tiempo en una opcin al alcance de muchos bolsillos. La informacin viaja a travs

del aire de forma similar a la tecnologa de la radio.

La nueva tecnologa inalmbrica trabaja bien en ambientes de ciudades

congestionadas, ambientes suburbanos y ambientes rurales, al sobreponerse a los

problemas de instalacin de lneas terrestres, problemas de alcance de seal,

instalacin y tamao de antena requeridos por los usuarios.

Existen muchos tipos de antenas terrestres para comunicaciones. Estas dependen

del tipo de estacin terrena, la cual comprende desde los centros internacionales

de trafico alto (antenas grandes de hasta 32 metros), pasando por los receptores

domsticos de televisin (antenas de entre 3 y 0.5 metros), hasta pequeos

terminales de comunicacin de datos (antenas de hasta 0.6 metros); siendo estas

ltimas las involucradas en nuestro estudio. Una antena terrestre se instala

generalmente sobre tierra firme en diversos ambientes y estn expuestas a sufrir

alteraciones en sus enlaces debido a cambios atmosfricos del medio.

El sistema est basado en el enlace punto a punto entre antenas. Este enlace

debe tener como caracterstica principal un posicionamiento de vista directo entre

las antenas para establecer su comunicacin inalmbrica ya que ellas poseen una

gran directividad. Cuando por efectos externos las antenas pierden su orientacin

se anula el servicio provocando un colapso de la red en los usuarios.

El presente proyecto est orientado al diseo, clculo e implementacin de un

sistema de sincronizacin de antenas direccionales de acceso a datos de internet.

Su funcionamiento esta basado en el movimiento en coordenadas cartesianas de

las antenas segn la accin del motor, ejecutndose un barrido para encontrar el

punto de mxima directividad. Para este efecto se pretende construir una

estructura que permita realizar el movimiento tanto horizontal como vertical,

9

utilizando dos motores paso a paso, uno para cada sentido de giro, posicionando

el azimut y la elevacin para alinear de la manera ms efectiva los lbulos de

radiacin de las antenas y conseguir el AGC (Control Automtico de Ganancia)

requerido segn el equipo de comunicaciones implementado en el nodo de las

antenas.

Esta sincronizacin de movimiento y posicionamiento se hace en base al AGC,

que indica que tan fuerte y que tan dbil est la seal captada, este procedimiento

es realizado actualmente de manera mecnica por tcnicos, dos en el caso ms

simplista, uno posicionado en la antena transmisora y el otro en la antena

receptora. Ellos suben a las antenas y se comunican va telefnica los datos de las

mediciones tras cada movimiento de la antena la cual es realizada por medio de

una llave mecnica. La implementacin de un sistema de sincronizacin en

antenas direccionales es la mejor solucin al problema, este brinda respuesta

inmediata y precisa para restablecer el enlace.

El software implementado para el control del sistema es la plataforma LabVIEW

con su respectivo dispositivo de adquisicin de datos (DAQ). El diseo est

orientado a la creacin de un VI (Instrumento Virtual) con el objetivo de

sincronizar el movimiento de los motores desde un panel frontal donde se ingresan

los controles del AGC requerido para establecer una buena conexin y poder

observar el resultado final en los indicadores cuando el programa realice su

objetivo.

10

1. TITULO

DISEO, CLCULO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE

SINCRONIZACIN EN ANTENAS DIRECCIONALES DE ACCESO A DATOS DE

INTERNET PARA LA EMPRESA ETB (EMPRESA DE TELECOMUNICACIONES

DE BGOTA) SECCIONAL CCUTA, NORTE DE SANTANDER.

11

2. FORMULACIN DEL PROBLEMA

Cmo mejorar la efectividad en el restablecimiento del enlace entre antenas

direccionales en un sistema de acceso a datos de internet de la empresa ETB s.a.,

sucursal Ccuta, para posicionarse como la primera empresa prestadora de alta

calidad del servicio en Norte de Santander?

En el rea Metropolitana de Ccuta, empresas prestadoras de servicios en el

campo de las telecomunicaciones como ETB, presenta una problemtica muy

frecuente, en los enlaces de los sistemas de comunicacin, y es la pronta

respuesta ante la cada de la red de acceso a internet de los diversos usuarios.

Para establecer una red de acceso a internet se necesitan antenas direccionales

punto a punto que se localizan a un distancia determinada estas son las

encargadas de transmitir la informacin a travs de una portadora con una

frecuencia especifica, cuando estas antenas no cumplen su funcin, debido a

agentes externos tales como el clima, la influencia de diversos objetos, las

perturbaciones snicas, el servicio de acceso a internet es limitado o nulo.

El ingeniero encargado, a travs de un protocolo particular, realiza un anlisis

detallado en diversos puntos por donde viaja la portadora; al identificar el error, se

encomienda la misin a tcnicos para que sincronicen el par de antenas que no

tengan el enlace correcto y las posicione con unas coordenadas aleatorias para la

normalizacin del servicio, proceso que es muy tedioso y tardo pues deben

desplazarse hasta las torres afectadas, subirse en ellas y posicionar manualmente

las antenas.

En la actualidad empresas beneficiarias de este servicio de comunicacin, como lo

son bancos, entidades gubernamentales y usuarios del comn; necesitan la red

constantemente para su funcionamiento y la ausencia de este servicio genera

prdidas de tiempo y dinero.

12

3. JUSTIFICACIN

Implementar el sistema de sincronizacin en antenas de acceso a datos de

internet, permitir respuestas eficaces ante la ausencia de la red, reduciendo el

tiempo de ejecucin del posicionamiento de las antenas direccionales y eliminando

riesgos profesionales. Consecuente con esto se generan los siguientes beneficios

generales:

3.1. Beneficios Sociales

La respuesta pronta ante la cada de la red, generar un ahorro al usuario,

de tiempo y dinero, sobre todo en empresas que constantemente deben su

funcionamiento al acceso de internet como los bancos, entidades de salud y

entes gubernamentales.

Reducir riesgos en el plano de recursos humanos es un factor muy

importante para la empresa, con la implementacin del proyecto no sera

necesario el trabajo del tcnico en la accin de escalar la torre.

3.2. Beneficios Tecnolgicos

El proceso de sincronizacin y posicionamiento se basa en una tecnologa

flexible que hace referencia a la amplitud con que las mquinas, el

conocimiento tcnico y las materias primas pueden ser utilizadas en otros

productos o servicios, permitiendo que empresas que trabajen en el acceso

a datos de internet mejoren su proceso de comunicacin siendo ms

eficientes y brindando una solucin ms rpida ante la cada de la red.

El sistema de sincronizacin nos dar la opcin de mantener las

condiciones necesarias en cualquier enlace de una manera automatizada

para el ptimo desarrollo del posicionamiento en cada una de las antenas

involucradas en el proceso de acceso a datos de internet.

3.3. Beneficios Econmicos

Se tendr una reduccin del 60% en los costos de capacitacin profesional

del trabajo en alturas para los tcnicos involucrados en esta rea y de su

equipamiento tcnico.

Al prestarse un servicio de mejor calidad se incrementar la demanda de

usuarios produciendo un aumento del 40% en los ingresos anuales de la

empresa.

13

3.4. Beneficios Empresariales

Disminuir el tiempo de ejecucin para la solucin de los problemas es un

tem muy importante para la calidad del servicio o producto ofrecido, lo cual

clasificar a la empresa con prestigio y productividad.

La empresa ETB al poseer esta nueva tecnologa en donde mejora la

calidad del servicio, se incrementar el nmero de usuarios en la regin, lo

que conllevar al crecimiento y desarrollo de la empresa tanto en la parte

tcnico-profesional, administrativa y planta fsica.

3.5. Impacto esperado

Con la puesta en marcha del proyecto en la empresa ETB, el impacto esperado

ser el reconocimiento nacional por parte de las empresas de telecomunicaciones;

por tratarse de una propuesta innovadora en este campo, cumpliendo con todas

las normativas estipulada por el MINTIC (Ministerio de Tecnologa de la

Informacin y las Comunicaciones). Adems se espera que con el uso de esta

nueva tecnologa se logra mejorar la calidad del servicio, para su posterior

implementacin en las empresas de comunicaciones a nivel regional y/o nacional.

3.6. Usuarios directos e indirectos

Usuarios directos: correspondern a las empresas pblicas y/o privadas

dedicadas a la prestacin del servicio de conectividad de acceso a datos de

internet como lo son ETB, UNE, EPM Telecomunicaciones S.A., TELMEX,

Telefnica TELECOM, etc.

Usuarios indirectos: ser todo el recurso humano necesario para la

implementacin del sistema, convirtindose en una fuente de trabajo que

contribuir a la disminucin del desempleo que existe actualmente en la

regin.

14

4. OBJETIVOS

4.1. Objetivo general

Diseo, clculo e implementacin de un sistema de sincronizacin en antenas

direccionales de acceso a datos de internet para la empresa ETB seccional

Ccuta, Norte de Santander.

Dar a conocer a la comunidad universitaria y empresarial de la regin los avances

tecnolgicos y beneficios de la implementacin de nuestro sistema.

4.2. Objetivos especficos

4.2.1. Recolectar informacin correspondiente al diseo, clculo e implementacin

de sistemas de sincronizacin en antenas de acceso a datos de internet.

4.2.2. Realizar el diseo de la propuesta para el posicionamiento de la antena,

utilizando modelos matemticos y crear las simulaciones necesarias para

encontrar los valores requeridos en la sincronizacin del sistema.

4.2.3. Crear un programa donde se visualice continuamente el funcionamiento de

las antenas, de tal forma que le permita al usuario interactuar con el

proceso de sincronizacin y posicionamiento de dos antenas direccionales

punto a punto.

4.2.4. Acondicionar un dispositivo lgico programable que reciba las

instrucciones de la DAQ.

4.2.5. Realizar el montaje, ensamble e implementacin del sistema de

sincronizacin y posicionamiento de antenas en sus respectivas torres.

4.2.6. Hacer pruebas de funcionamiento del sistema de control implementado,

aplicando disturbios para observar su respuesta ante stos y de esta

manera poder comprobar la robustez del sistema y realizar la correccin de

fallas si es necesario.

4.2.7. Dar a conocer mediante la televisin local, el internet, prensa y revistas

cientficas a los diversos usuarios del servicio de acceso a datos de internet

de la regin, la aplicacin de esta nueva tecnologa en donde les explique la

importancia que tiene respecto al mejoramiento de la calidad del servicio, lo

que contribuir al desarrollo social, econmico y tecnolgico de nuestra

regin.

15

5. MARCO REFERENCIAL

5.1. Antecedentes

Diseo de una antena reflectora con base rotora.

Se instal en la misin SACD/Aquarius, emprendimiento conjunto entre

CONAE y la NASA.

Para la creacin de la superficie de la antena se emplearon mquinas

herramienta comandadas por control numrico computarizado de ejes. Se

dise un dispositivo de sujecin para permitir alinear el material de partida

con su base rotada, ubicando el eje de revolucin del toroide en posicin

horizontal. Con esto se logr obtener la superficie deseada.

Herramienta interactiva entre antenas direccionales (AntennaLab

Discovery).

Es utilizado, con exclusividad en La Pontificia Universidad Catlica de Chile,

escuela de ingeniera.

El software realiza diferentes mediciones de recepcin de seales, emisin

de seales, prdidas, diagramas Polares y Cartesianos de emisividad, as

como respuesta en frecuencia para diferentes tipos de antenas. El Software

utiliza un par emisor-receptor de antenas que deben ser configuradas para

cada tipo de medicin.

Diseo de un sistema de movimiento en una antena parablica.

Este fue un proyecto previo para la obtencin del ttulo de ingeniero en

electrnica y telecomunicaciones para la Escuela Politcnica Nacional

(Quito, Ecuador).

Se construy una antena tipo panel con una estructura que permiti realizar

movimiento tanto horizontal como vertical, utilizando dos motores de pasos,

uno para cada sentido de giro; cuyo control de movimiento y

posicionamiento se lo hace en base al control automtico de ganancia del

receptor de televisin.

16

Sistema de rastreo y posicionamiento de una antena parablica para

comunicaciones con satlites geoestacionarios y orbitales

Tesis presentada por Jos Alejandro Hernndez Cruz y Samuel Legorreta

Garca para adquirir el ttulo de ingeniero mecnico electricista en la

universidad Nacional Autnoma de Mxico, facultad de ingeniera.

Se dise e implement un sistema de rastreo y posicionamiento de una

antena de reflector parablico para comunicaciones con satlites

geoestacionarios y orbitales. Debido a las fuerzas perturbadoras que se

genera en la comunicacin de la estacin terrena con el satlite puede no

ser confiable, en este caso se requiere de un sistema de posicionamiento

para mantener la antena de la estacin con la mejor orientacin tanto para

la transmisin y recepcin de la seal con respecto al satlite.

Reactivacin de La antena parablica satelital y diseo de un sistema

de recepcin y difusin de televisin satelital para propsitos

educativos en la Espol (Escuela Superior politcnica del Litoral)

Tesis de Grado de estudiantes de la ESPOL Hctor Fiallos, Jos Flix

Morn, Douglas Morn, Roxana lvarez, Facultad de Ingeniera en

Electricidad y Computacin.

Esta pretende implementar la infraestructura bsica necesaria para recibir

en la ESPOL, teleconferencias y televisin educativa originadas en diversos

pases del mundo, y as crear la base para el desarrollo futuro de un modelo

de televisin educativa local. El corazn del proyecto es un sistema de

recepcin de televisin satelital que permite abrir seales tanto en formato

digital como analgico.

17

5.2. Marco Terico Y Conceptual

5.2.1. Definicin de Antena

Es un elemento metlico hecho de cobre y/o aluminio que tiene la capacidad de

radiar y captar ondas electromagnticas. Se la conoce como un elemento

transductor que transforma la energa elctrica en una onda electromagntica.

En el extremo del transmisor una antena convierte la energa elctrica que viaja

por una lnea de transmisin en ondas electromagnticas que se propagan en el

espacio. En el extremo receptor, ocurre el proceso inverso, a travs de la antena

las ondas electromagnticas en el espacio se convierten en energa elctrica en

una lnea de transmisin (ver Fig. 1). Podemos mencionar tambin que es un

elemento bsico entre el punto de transmisin y el punto de recepcin de un

sistema de radio comunicaciones1.

Fig. 1. Sistema Transmisin Recepcin.

5.2.2. Circuitos equivalentes en una Antena 1

El acoplamiento entre transmisor y receptor a travs del espacio libre se realiza en

forma similar a como se acopla la energa entre el primario y el secundario en un

transformador, pero hablando de antenas, ste es menor e intervienen tanto el

campo elctrico como el campo magntico.

De esta manera su circuito equivalente estara representado por cuatro terminales

(ver Fig. 2a). Aqu la energa electromagntica se transfiere a travs del espacio

libre entre las antenas tanto de transmisin como de recepcin. Asimismo la

grfica presenta el circuito equivalente de una antena transmisora (Fig. 2b), y una

antena receptora (Fig. 2c).

1 Diseo y construccin de un sistema de rastreo de seal de televisin para UHF comercial, p. 1.

18

Fig. 2. (a) Antena como red de cuatro terminales; (b) Circuito equivalente a una

lnea de transmisin; (c) Circuito equivalente a una antena de recepcin

5.2.3 Antena microondas

Una antena de microondas es aquella diseada para transmitir ptimamente en

alguna banda de frecuencias entre los 2GHz y 300GHz. Generalmente cada

antena transmite o recibe en uno o varios canales contiguos, de manera que el

ancho de banda que ocupan en cada canal es mucho menor al rango de

frecuencias, pero se encuentra comprendido entre los valores anteriormente

mencionados.

Los usos tpicos de estas antenas son para transmisin de datos punto a punto en

forma radiada.

5.2.4. Ecuaciones caractersticas 2

La antena ms comn en las microondas es la de tipo parablico. Esta antena se

fija rgidamente, y en este caso el haz estrecho debe estar perfectamente

enfocado hacia la antena receptora.

2 HERNNDEZ, Comunicacin de Datos. Unidad II, p. 108.

19

Las antenas de microondas se sitan a una altura apreciable sobre el nivel del

suelo para con ello conseguir mayores separaciones entre ellas, y para evitar

posibles obstculos en la transmisin. Si no hay obstculos intermedios, la

distancia mxima entre antenas es:

= 7.14. ()

Donde d es la distancia de separacin entre las antenas expresada en kilmetros,

h es la altura de la antena en metros, y K es un factor de correccin que tiene en

cuenta que las microondas se desvan o refractan con la curvatura de la tierra.

El uso principal de los sistemas de microondas terrestres son los servicios de

telecomunicacin de larga distancia, como alternativa al cable coaxial o a las fibras

pticas. Para una distancia dada, las microondas requieren menor nmero de

repetidores o amplificadores que el cable coaxial, pero necesita que las antenas

estn perfectamente alineadas.

Otro uso cada vez ms frecuente es en enlaces punto a punto a cortas distancias

entre edificios. En este ltimo caso, aplicaciones tpicas son circuitos cerrados de

TV o la interconexin de redes locales. Adems, las microondas a corta distancia

tambin se utilizan en las aplicaciones denominadas de by-pass, con las que una

determinada compaa puede establecer un enlace privado hasta el centro

proveedor de transmisiones a larga distancia, evitando as tener que contratar el

servicio a la compaa telefnica local.

El rango de las microondas cubre una parte sustancial del espectro

electromagntico. La banda de frecuencias est comprendida entre 2 y 40 GHz.

Cuanto mayor sea la frecuencia utilizada, mayor es el ancho de banda potencial, y

por tanto, mayor es la posible velocidad de transmisin, en la tabla 1 se indican

diversos valores de anchos de banda y velocidad de transmisin de datos para

algunos sistemas tpicos. Al igual que en cualquier sistema de transmisin, la

principal causa de prdidas en las microondas es la atenuacin. Para las

microondas, las prdidas o atenuacin se pueden expresar como:

= 10 (4

)

2

()

Donde d es la distancia y es la longitud de onda. Por tanto, las prdidas varan

con el cuadrado de la distancia.

20

Tabla 1. Valores de microondas digitales tpicos.

Por lo tanto, en los sistemas que usan microondas, los amplificadores o

repetidores se pueden distanciar ms (de 10 a 100 Km.) que en coaxiales y pares

trenzados. La atenuacin aumenta con las lluvias, siendo este efecto

especialmente significativo para frecuencias por encima de 10 GHz. Otra dificultad

adicional son las interferencias por el traslape de frecuencias, por lo tanto, la

asignacin de bandas tiene que realizarse siguiendo una regulacin estricta. Las

bandas ms usuales en la transmisin a larga distancia se sitan entre 4 GHz y 6

GHz.

Debido a la creciente congestin que estn sufriendo estas bandas, la banda de

11 GHz se est empezando a utilizar. La banda de 12 GHz se usa para

proporcionar la seal de TV a las cabeceras de distribucin de TV por cable, en

las que para llegar al abonado se utiliza el cable coaxial. Las microondas de altas

frecuencias se estn utilizando para enlaces cortos punto a punto entre edificios.

Para tal fin se usa generalmente la banda de 22 GHz.

Las bandas de frecuencias superiores son menos tiles para distancias ms

largas debido a que cada vez la atenuacin es mayor, ahora bien, son bastante

adecuadas para distancias ms cortas. Y adems, a frecuencias superiores, las

antenas son ms pequeas y ms baratas.

5.2.5. Enlaces Fijos Terrestres

En los enlaces radioelctricos terrestres por problemas de interferencias se

requieren reflectores adicionales de alto rendimiento y ancho de banda. En una

antena parablica tpica una onda esfrica procede del alimentador de la antena el

cual acta de fuente primaria y es transformada en una onda plana tras el paso

por el reflector. El problema reside en iluminar el reflector desde el foco del mismo.

21

El reflector de la antena debe cumplir la condicin de entregar una onda plana a la

salida del mismo. En teora el alimentador es una fuente puntual que alimenta al

reflector que est situado en el foco de la parbola.

La tecnologa de microondas para enlaces terrestres fijos, con el fin de lograr

transmisin de datos, sigue siendo muy utilizada hoy en da. Al ser estos enlaces

fijos, nos interesa utilizar antenas que concentren la mayor cantidad de potencia

en una sola direccin, sea, que tengan gran directividad. Por este motivo las

antenas parablicas son el tipo de antenas ms utilizadas.

5.2.6. Tipo de antena parablica 3

Existen varios tipos de antenas parablicas segn su construccin. A continuacin

veremos la antena ms utilizada:

Estndar - Estas antenas son simplemente parablicas convencionales,

generalmente construidas con aluminio debido al bajo peso del material. (Ver Fig.

4)3. La ganancia de las antenas parablicas es directamente proporcional al

cuadrado del dimetro del plato e inversamente al cuadrado de la longitud de

onda.

Tienen la ventaja de que el bloqueo por parte del iluminador de la abertura de la

antena es reducido y la bocina alimentadora es reducida y pequea. Sin embargo,

requiere de tramos de cable coaxial o gua de onda largos. Es la antena tpica

usada para radioenlaces terrestres.

Fig. 3. Antenas parablicas.

3 KOZYNSKI, Antenas de microondas, Electrnica de Radio, Ingeniera Telecomunicaciones, p. 5,8.

22

5.2.7. Elementos de una antena parablica

Debido a que la longitud de onda es mucho menor que el tamao de las antenas

parablicas, las mismas pueden ser analizadas desde el punto de vista de la

ptica geomtrica. Consideremos las ondas electromagnticas como rayos

rectilneos los cuales se reflejan en las superficies segn su ngulo de incidencia.

Como se ve en la Fig. 5, al colocar el iluminador (dispositivo desde el cual se

alimenta o se recibe la seal de la antena) en el foco de la parbola, los rayos que

salen del mismo se reflejan en el reflector parablico y se transmiten en direccin

paralela al eje. Esto permite una gran directividad.

Fig. 4. Diagrama de rayos de una antena parablica

En la prctica no se satisface el diagrama direccional. La energa radiada por el

alimentador desborda al reflector y produce una emisin espuria que crea lbulos

laterales. Por consiguiente se disean las antenas teniendo en cuenta las

principales caractersticas constructivas, las cuales son:

Reflector - Se construye de fibra de vidrio o aluminio4. Es muy importante

minimizar la rugosidad del reflector, de manera de evitar reflexiones y

difracciones indeseadas. Adems es muy importante disear el tamao de la

antena de manera de minimizar el spill-over (difraccin de la onda en los bordes

del plato) as como colocar el iluminador en la posicin correcta para evitar sub

o sobre iluminacin.

El tamao del reflector influye directamente en el rea efectiva de la antena, ya

que a mayor tamao, es capaz de captar (y radiar) una mayor proporcin de

onda electromagntica. Esto da lugar a la eficiencia de apertura.

Shield y Radome - El shield es una visera cilndrica de material absorbente que

se coloca a continuacin del plato para disminuir los lbulos laterales,

4 Antenas para Microondas, Sobre los distintos tipos de antenas y las principales caractersticas de

radiacin de las antenas para enlaces de microondas, p. 2.

23

generalmente estn hechas de fibra de vidrio o aluminio. Tiene un compensador

de presin consistente en un tubo de descarga que permite la variacin de la

presin interna y el equilibrio con la externa cuando el viento acciona sobre el

radome.

El radome es una cubierta de material no conductor (fibra de vidrio o tela de

Hypalon) que se coloca sobre la abertura de la antena. Se utiliza para impedir

que se acumule agua de lluvia en los platos reflectores o la carga del viento

sobre la antena. Se realiza en forma plana cuando existe shield o de lo contrario

es parablico. Cabe destacar que el radome introduce una atenuacin a la onda

transmitida.

5.2.8. Motor de posicionamiento controlado HH 5

Los motores H-H para antenas con un dimetro de hasta 120 cm. motorizadas

horizonte a horizonte, como el propio nombre implica, han estado en el mercado

durante aproximadamente diez aos. El diseo bsico de estos motores ha

permanecido en estos diez aos principalmente inalterados, y puede tomarse

como una indicacin que ya es bastante perfecta.

Estn hechos de materiales de calidad superior, los elementos del montaje son a

prueba de xido y una dispone de una carcasa estanca de acero inoxidable que le

garantiza un alto grado proteccin atmosfrica. Una regla de ajuste de fcil lectura

y las seales exactas para alinear la antena en la direccin precisa.

5.2.9. Montaje del motor al sistema de la antena

El motor puede montarse rpidamente con la ayuda de un tornillo de 13 mm en

mstiles con un dimetro entre 35 y 65 mm y garantizar un ajuste estable, sin

embargo, no debe ser menos de 50 mm. ste tambin es el dimetro

seleccionado para el rotor.

Le queda a todas las antenas populares, el motor es de fcil instalacin, un solo

cable coaxial es necesario, ajuste para precisin, alto esfuerzo de torsin,

estructura compacta, extremadamente silencioso, limites de rendimiento

ajustables, hasta 140 grados de cobertura, indicador manual de este / oeste.

5 MOTECK SG-2100, Test Report, Una tecnologa innovadora para el motor HH, p. 48-52.

24

Fig. 5. Sistema antena puesta al motor de posicionamiento.5

5.2.10. Software LabVIEW 8.6 National Instruments

La instrumentacin tiene que ver con el conjunto de equipos y dispositivos

mediante los cuales se puede supervisar y controlar los procesos industriales,

domsticos o comerciales haciendo la transformacin de estos instrumentos

fsicos en instrumentos virtuales, capaces de ser manipulados a distancia a travs

de computadores o la red. El sistema de sincronizacin se ejecuta desde el

software LabView 8.6, el cual maneja y controla una tarjeta de adquisicin de

datos de propsito general, la DAQ USB 6009, que es conectada al computador.

Esta adquiere y genera seales analgicas y digitales al recibir rdenes del

programa construido conocido con el nombre de VI (Instrumento virtual), con lo

que se pudo establecer de forma remota, la supervisin del funcionamiento del

enlace punto a punto

La adquisicin de datos o adquisicin de seales, consiste en la toma de muestras

del mundo real para generar datos que puedan ser manipulados por un ordenador

u otros sistemas electrnicos (ver Fig. 7). El propsito de adquisicin de datos es

medir un fenmeno elctrico y/o fsico como voltaje, corriente, temperatura,

presin o sonido. Un sistema tpico de adquisicin utiliza sensores, transductores,

25

amplificadores, convertidores anlogo-digital y digital-anlogo, para procesar

informacin acerca de un sistema fsico de forma digitalizada.6

Fig. 6. Proceso de adquisicin de datos.7

5.2.11. Aislamiento y proteccin de la DAQ

Luego de conocer la funcin de la tarjeta DAQ USB 6009, se disea un circuito

electrnico para aislar elctricamente la tarjeta DAQ de la conexin con las

seales de los instrumentos, al igual que proteger elctricamente la tarjeta de

niveles de voltaje y corriente (ver Fig. 8).

Fig. 7. Sistema de aislamiento y proteccin de la DAQ.

6 Construccin de una tarjeta electrnica de adquisicin de datos con comunicacin por puerto USB

al computador, p. 9,10. 7 National Instruments, Data Acquisition (DAQ). http://www.ni.com/dataacquisition/whatis.htm

26

6. DISEO METODOLOGICO PRELIMINAR

El proyecto consiste en la sincronizacin para el posicionamiento de antenas

parablicas como solucin a la desalineacin de las mismas, permitiendo el

restablecimiento del enlace microondas ms eficiente.

A continuacin se describen el tipo de proyecto, las limitaciones, los aspectos

tcnicos, las actividades y metodologas empleada para cada objetivo, as como

sus metas y resultados esperados que hacen referencia a la secuencia que se

sigui para conseguir el desarrollo del proyecto.

6.1 Tipo de Proyecto

Investigacin comparada con aplicacin de conocimientos sobre un diseo

experimental y utilizando el mtodo cientfico.

El diseo experimental consiste en someter a un objeto o grupo de individuos a

determinadas condiciones, estmulos o tratamiento (variable independiente), para

observar los efectos o reacciones que se producen (variable dependiente). El

diseo de investigacin experimental es netamente explicativo, por cuanto su

propsito es demostrar que los cambios en la variable dependiente fueron

causados por la variable independiente. Es decir, se pretende establecer con

precisin una relacin causa-efecto.

El mtodo cientfico es un proceso destinado a explicar fenmenos, establecer

relaciones entre los hechos y enunciar leyes que expliquen los fenmenos fsicos

del mundo y permitan obtener, con estos conocimientos, aplicaciones tiles al

hombre.

6.2 Limitaciones

El desarrollo del proyecto se limita a las caractersticas fsicas, mecnicas y

elctricas propias de los materiales implementados en el sistema de

sincronizacin de antenas parablicas y las consideraciones que se tuvieron

en cuenta para la ubicacin en campo abierto de las torres de comunicacin

involucradas en el enlace de las antenas.

El anlisis del entorno en el enlace microondas se realiza mediante modelos de

simulacin en un par de antenas direccionales, especficamente puestas en la

27

torre para dicho proyecto, sin riesgo de afectar el continuo servicio que presta

la empresa.

El desarrollo del VI (Instrumento Virtual) en la plataforma de LabVIEW est

limitado por la constante supervisin del tcnico a cargo, en el panel frontal,

propio del programa, diseado para el posicionamiento de las antenas

direccionales de acceso a internet.

Debido a la gran variedad de tamaos de antenas parablicas que se

involucran en la transferencia de acceso a datos de internet, se puede ver

limitado el uso del sistema de sincronizacin, pues los motores seleccionados

para el posicionamiento soportan unas caractersticas especificas tales como el

dimetro del plato parablico y el peso propios de las antenas.

La utilizacin de determinados elementos tales como los motores, el dispositivo

amplificador de potencia y el programa seleccionado para la adquisicin de

datos se limitaron en base a los clculos efectuados para el ptimo desarrollo

del sistema de sincronizacin.

La alineacin de las antenas presenta la limitacin del desconocimiento de las

coordenadas del posicionamiento espacial de cada una, por lo que no se

efecta la sincronizacin por la ruta ms corta.

6.3 Actividades y Metodologa

Para cumplir con las metas propuestas requerir de las siguientes actividades y

metodologas:

6.3.1Recolectar informacin correspondiente al diseo, clculo e implementacin

de sistemas de sincronizacin en antenas de acceso a datos de internet.

Actividad: Se explorar informacin relacionada con proyectos

desarrollados en el rea de las telecomunicaciones para el posicionamiento

y sincronizacin de antenas direccionales punto a punto.

Metodologa: Se utilizarn diversos medios tales como, artculos, papers,

tesis e internet, para la recoleccin de informacin correspondiente al

posicionamiento y sincronizacin de antenas, de la mano con la

participacin y asistencia a los diversos sitios de inters.

28

6.3.2 Realizar el diseo de la propuesta para el posicionamiento de la antena,

utilizando modelos matemticos y crear las simulaciones necesarias para


Actividad: Se desarrollarn los clculos matemticos teniendo en cuenta

las variables analizadas para llevar a cabo la estrategia de sincronizacin,

que garantice el barrido y ubicacin de las antenas.

Metodologa: Se utilizar el programa LabVIEW mediante el cual se crear

una interfaz de usuario que permitir interactuar y enviar los niveles de

voltaje a travs de una DAQ (Dispositivo de adquisicin de datos). Este

software es una herramienta grfica, muy utilizada, para pruebas, control y

diseo de procesos mediante la programacin. LabVIEW ofrece variados

beneficios a ingenieros y cientficos que requieran productividad, precisin y

rendimiento.

6.3.3 Crear un programa donde se visualice continuamente el funcionamiento de

las antenas, de tal forma que le permita al usuario interactuar con el proceso de

sincronizacin y posicionamiento de dos antenas direccionales punto a punto.

Actividad: Se disear un panel frontal con su respectivo diagrama de

bloques que contenga los controles y funciones necesarias para el ptimo

desarrollo de la propuesta.

Metodologa: Se utilizarn las funciones y controles necesarios en

LabVIEW para la generacin de instrumentos virtuales, teniendo en cuenta

el tipo de variables a analizar, para el sostenimiento de intercambio de

datos entre el equipo (PC) y el sistema de posicionamiento (antenas).

6.3.4 Acondicionar un dispositivo lgico programable que reciba las instrucciones

de la DAQ.

Actividad: Se implementar un dispositivo lgico programable para la

recepcin de instrucciones enviadas por el tcnico que van dirigidas al

movimiento de los motores.

Metodologa: Se aplicarn conceptos referentes para la programacin del

dispositivo lgico a usar, a su vez se implementar un acondicionador de

seal que permita que los motores realicen su desplazamiento.

6.3.5 Realizar el montaje, ensamble e implementacin del sistema de


29

Actividad: Se implementar el sistema de control diseado para las

antenas direccionales de acceso a datos de internet de la empresa ETB,

para luego realizar las respectivas pruebas de funcionamiento.

Metodologa: Se realizar el montaje, ensamble e implementacin del

sistema el sistema de sincronizacin y posicionamiento de antenas,

haciendo entrega del proyecto a la empresa ETB en el tiempo establecido

para esta labor.

6.3.6 Hacer pruebas de funcionamiento del sistema de control implementado,

aplicando disturbios para observar sus respuestas ante estos y de esta manera

poder comprobar la robustez del sistema y realizar la correccin de fallas si es

necesario.

Actividad: Se implementa el sistema de control diseado para las antenas

direccionales punto a punto se coloca en funcionamiento el sistema de

control, luego se vara la posicin de las antenas para observar que tan

buena respuesta tiene la estrategia de control.

Metodologa: Se harn lecturas en determinados momentos para observar

las variables controladas y los comportamientos a los distintos disturbios

que se le apliquen para comprobar su funcionamiento, teniendo en cuenta

las simulaciones antes realizadas, de esta forma comprobaremos la

robustez del sistema.

6.3.7 Dar a conocer mediante la televisin local, el internet, prensa y revistas

cientficas a los diversos usuarios del servicio de acceso a datos de internet de la

regin, la aplicacin de esta nueva tecnologa en donde les explique la importancia

que tiene respecto al mejoramiento de la calidad del servicio, lo que contribuir al

desarrollo social, econmico y tecnolgico de nuestra regin.

Actividad: Se les informar a los usuarios mediante los medios masivos

como la televisin local, el internet y de manera escrita a travs de la

prensa y revistas cientficas donde se explique la importancia de la

implementacin del proyecto.

Metodologa: Se realizarn propagandas por la televisin local, se crear

una pgina web oficial, tambin se harn publicaciones en revistas

cientficas y la participacin en ferias de ciencia y la tecnologa de carcter

regional y/o nacional en donde se d a conocer el proyecto.

30

6.4 Aspectos Tcnicos

Para llevar a cabo este proyecto se utilizaron diferentes elementos que se

describen a continuacin y el motivo de su seleccin.

6.4.1. Creacin de VI en LabVIEW

El instrumento virtual fue diseado por National Instruments, lo elegimos porque

nos ofrece la posibilidad de crear programas para la instrumentacin virtual por

medio de programacin en lenguaje G. Cuando nos referimos a instrumentacin

virtual, significa que gran parte del acondicionamiento realizado, as como la

recepcin, procesamiento y transmisin de los datos de control se implementan

mediante programacin, ahorrando as gran cantidad de elementos fsicos.

La programacin en lenguaje G resulta distinto a la programacin a la que

usualmente nos enfrentamos. En esta plataforma se programa a partir de

diagramas de bloques predefinidos que representan diversas funciones y que son

interconectadas entre si, en lugar de utilizar secuencias escritas en un programa.

El panel frontal de nuestro programa en LabVIEW esta compuesto por las antenas

direccionales a posicionar, transmisin (TX), recepcin (RX); en cada una de ellas

se ilustran las siguientes caractersticas:

1. Indicadores y controladores de voltajes: me permite tener bajo control y

visualizar la variable a ajustar.

2. Indicador de revoluciones de motor: me muestra las revoluciones efectuadas

por parte del motor para adquirir el correspondiente posicionamiento

3. Indicador azimut y de elevacin: me permite la informacin paso a paso del

proceso de liberalizacin.

4. Indicador de ngulo: este me marca de forma anloga los grados que se

desplaza cada antena microondas para que se lleve a cabo la sincronizacin

requerida.

5. Led: me indica la ptima ejecucin del programa.

6. Cuadro de instruccin: me facilita el uso del programa para el tcnico

encargado.

31

Fig. 8. Panel frontal del Sistema de sincronizacin de antenas en LabVIEW.

6.4.2. DAQ USB 6009 (Tarjeta de Adquisicin de Datos)

Para el procesamiento de los datos por medio de la computadora, se requiere de

un sistema de adquisicin de datos que realice el muestreo de la seal y que

transforme dicha informacin en formato digital. Para el objetivo de nuestro

proyecto se eligi utilizar el dispositivo de adquisicin de datos NI USB-6009.

Fig. 9. NI USB-6009 NATIONAL INSTRUMENTS8.

8 National Instruments, NI USB-6009. http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/201987

32

La tarjeta NI 6009 presenta caractersticas importantes que fueron determinadas al

momento de tomar la decisin de ser utilizada para el diseo. Entre ellas

mencionamos:

- Uso del puerto USB (Universal Serial Port) para la transferencia de datos

con la PC. La mayora de los computadores porttiles en la actualidad

poseen este puerto de comunicacin.

- La NI 6009 es un dispositivo verstil que presenta un rango amplio de

entradas analgicas y digital. Las entradas analgicas son las utilizadas en

nuestro proyecto con un mximo de 10 entradas con voltajes de entre -10V

a 10V.

- Es compatible con la interfaz de LabVIEW, en el cual se implementara el

panel frontal de control.

- Es un dispositivo de bajo costo, portable, liviano ideal para el tipo de

mediciones analgicas.

- Despliega diversas tcnicas de acondicionamiento de seales para

modificar adecuadamente diferentes seales elctricas de tensin, que

luego puedan ser digitalizados.

Fig.10. Esquema en bloques de un sistema DAQ.

En las siguientes graficas se pueden visualizar el esquema fsico de una DAQ, su

conexin con una PC y las especificaciones de los terminales de conexin.

33

Fig.11. Representacin grafica de la conexin de la DAQ al PC.

Fig. 12. Esquema fsico de los conectores externos de la DAQ NI USB-6009 9.

9 USER GUIDE AND SPECIFICATIONS, USB-6008/6009.

http://www.tau.ac.il/~electro/pdf_files/computer/ni_6008_ADC_manual.pdf

34

Fig. 13. Especificacin de los pines en los conectores I/O de la DAQ NI USB-6009.

Donde:

- AI Canales de entadas analgicos.

- AO Canales de salida analgica.

- PI y PO Canales de salida digital programables como entradas

o salidas.

6.4.3. Motor HH

El innovador motor metlico usado por el MOTECK SG-2100 tiene unas

innovaciones excelentes en reserva. Nuestras consultas revelaron que

claramente que el nuevo motor reduce el nivel de ruido considerablemente en todo

el arco entre 75 Este y 75 Oeste, sin consumir ms potencia que otros motores

usados antes. Esto hace que la rotacin de la antena sea casi inaudible para el

35

vecindario. Si tambin se usa una antena plana muy discreta no hay ninguna

razn para quejas basadas en las molestias visibles o audibles.

El nuevo motor MOTECK SG-2100 funciona fiable y silenciosamente. Su nuevo

sistema del motor libre de tolerancias permite la separacin precisa de las

posiciones segn el grado de rotacin y por consiguiente aumenta al mximo la

calidad de la recepcin.

La eleccin de este motor estuvo determinada por su fcil montaje, sus

especificaciones las cuales satisfacen el desarrollo del proyecto y su buena

comercializacin en la industria. El montaje del motor se especifica en el siguiente

diagrama. Asegrese de que el mstil de montaje es exactamente vertical antes la

instalacin. Fijar el motor HH en el mstil de montaje.

Fig. 14. Ensamble del motor HH en el soporte del montaje. 10

Una de las funciones ms importantes de resaltar es la de Ir a X Posicin. Se

puede hacer girar el motor para exigir XX Este u Oeste, en relacin a la posicin

0 del motor. (Por ejemplo, 15.2 Este en la parte inferior del motor).

Especificaciones elctricas, fsicas, mecnicas y electrnicas de motor:

10 Manual Motorized H-H Motor SG-2100. http://www.satcruiser.com/PubFiles/SG_2100.pdf

36

Tabla 2. Especificaciones motor de posicionamiento controlado HH11.

11 cp-electronics, Distribuidor Electrnico Mxico, Disecq - H-H motor - GS-120 - antena hasta

1.2m. http://www.cp-electronics.com/esp/proddetail.php?prod=GS-120

Dimetro Mximo de Antena 1.2 m

Alcance 70Este ~ 70Oeste (140 Ajustable)

Angulo de Elevacin 25 - 75

Voltaje Entrada / Salida 13 / 18 VDC

Consumo de Energa

50 mA ( Standby )

200 mA ( Normal )

350 mA ( Max. )

Velocidad de Rotacin 1.9 / seg ( a 13V) ; 2.5 / seg ( a 18V)

Conectores Tipo F x 2 (a travs del lazo)

Funcin para ir a posicin 0 Si

Funcin para ir a X posicin Si

Sensor de Posicin Si

Botones para Control Manual Hardware Ajustable & Software

Programable

Peso 3.29 Kg.

Indicacin de luz emitida

Color Estatus Indicacin

Verde Encendi

do

Receptor

Encendido, Modo

Santdby

Anaranj

ado

Parpade

ando

Recibiendo

Comandos del

Software

Anaranj

ado

Encendi

do

Mensaje de Error:

Sobrecarga /

Limite de

Hardware

37

6.4.4. Antena parablica para enlace microondas

El tipo de antena que utilizamos en nuestro proyecto es la parablica estndar

debido a que esta es utilizada tpicamente en los enlaces radio terrestres.

Fig. 15. Antena Parablica Estndar 12.

Especificaciones elctricas, fsicas, mecnicas y electrnicas de la antena:

Tabla 3. Especificaciones de la antena parablica estndar 12.

12 CONSULFEM S.A. Antena para microondas. Especificaciones tcnicas, p. 1,2.

38

Cuando esta antena est perfectamente alineada con la otra antena, el enlace

microondas es estable, estableciendo una gran directividad en las antenas como

se puede visualizar en la siguiente grafica:

Fig. 16. Caractersticas graficas la directividad de la antena AP2SR15.

6.4.5. Ecuaciones aplicables

El clculo de la distancia entre un enlace punto a punto se determina mediante la

siguiente formula:

= 7.14. ()

Donde d es la distancia de separacin entre las antenas expresada en kilmetros,

h es la altura de la antena en metros, y K es un factor de correccin que tiene en

cuenta que las microondas se desvan o refractan con la curvatura de la tierra.

Una buena aproximacin es considerar K = 4/3. Por lo tanto, a modo de ejemplo,

dos antenas de microondas con altura de 30 metros pueden separarse una

distancia de:

= 7.14. = 7.144

3(30) = 45

39

Para llevar a cabo transmisiones a largas distancias, se utiliza la concatenacin de

enlaces punto a punto entre antenas situadas en torres adyacentes, hasta cubrir la

distancia deseada.

Eligiendo la banda de 2 GHz para el enlace microondas podemos calcular las

perdidas las cuales por lo general son de atenuacin segn la formula:

= 10 (4

)

2

()

Donde d es la distancia y es la longitud de onda. Por tanto, las prdidas varan

con el cuadrado de la distancia.

= 10 (4

)

2

= 10 (4. 45

150)

2

= 11,53

6.5 Metas y Resultados Esperados

6.5.1 Meta 1: Recolectar informacin correspondiente al diseo, clculo e

implementacin de sistemas de sincronizacin en antenas de acceso a datos de

internet.

Resultados Esperados

Obtener la informacin suficiente y precisa que permita determinar de forma

adecuada los parmetros principales del sistema de control multivariable a

implementar.

6.5.2 Meta 2: Realizar el diseo de la propuesta para el posicionamiento de la

antena, utilizando modelos matemticos y crear las simulaciones necesarias para



Obtener el modelo matemtico para el sistema de posicionamiento de las

antenas, calculando los parmetros elementales del sistema de acuerdo a

las necesidades requeridas por las antenas direccionales punto a punto. A

40

su vez obtener las simulaciones necesarias para encontrar los valores

requeridos en la sincronizacin del sistema.

6.5.3 Meta 3: Crear un programa donde se visualice continuamente el

funcionamiento de las antenas, de tal forma que le permita al usuario interactuar

con el proceso de sincronizacin y posicionamiento de dos antenas direccionales

punto a punto.


Aplicar el programa que realice la visualizacin continua del funcionamiento

del sistema de posicionamiento y sincronizacin de dos antenas

direccionales, permitiendo al usuario interactuar con el proceso en tiempo

real.

6.5.4 Meta 4: Acondicionar un dispositivo lgico programable que reciba las

instrucciones de la DAQ.


Obtener el cdigo de la lgica de control del dispositivo de lgica

programable en donde se acondicione a las instrucciones recibidas por la

DAQ.

6.5.5 Meta 5: Realizar el montaje, ensamble e implementacin del sistema de



Implementar el diseo de control en las antenas direccionales punto a

punto en el tiempo estimado con un funcionamiento ptimo, cumpliendo con

todos los requerimientos para los que fue diseado.

6.5.6 Meta 6: Hacer pruebas de funcionamiento del sistema de control

implementado, aplicando disturbios para observar sus respuestas ante estos y de

esta manera poder comprobar la robustez del sistema y realizar la correccin de

fallas si es necesario.


Se espera un buen funcionamiento del sistema de control una excelente

respuesta a los cambios de las variables adems que el sistema tenga un

41

buen tiempo de respuesta y mantenga los niveles de referencia. Llegado el

caso corregir los problemas que hayan surgido durante las pruebas e

implementacin del sistema para llevarlo a un punto ptimo de calidad.

6.5.7 Meta 7: Dar a conocer mediante la televisin local, el internet, prensa y

revistas cientficas a los diversos usuarios del servicio de acceso a datos de

internet de la regin, la aplicacin de esta nueva tecnologa en donde les explique

la importancia que tiene respecto al mejoramiento de la calidad del servicio, lo que

contribuir al desarrollo social, econmico y tecnolgico de nuestra regin.


Recibir la aceptacin de los diversos usuarios de acceso a datos de

internet, por la implementacin de esta nueva tecnologa, debido a sus

ventajas y beneficios en cuanto al mejoramiento de la calidad del servicio

para el desarrollo de la regin.

42

7. RECURSOS

En el desarrollo del proyecto de sincronizacin de antenas parablicas en la

empresa ETB se involucraron diferentes recursos para llevar a cabo la conclusin

de este. Para la seleccin de estos se tuvieron en cuenta diferentes aspectos que

estuvieron presentes durante el tiempo de ejecucin del proyecto y se presentan a

continuacin.

7.1 De Personal

7.1.1 Ejecutores

Jeniffer Yeismar Caldern Duarte

Diego Camilo Tami Lpez

Jonathan Alexis Corzo Mantilla

Mara Victoria Africano Contreras

Estudiantes de octavo semestre de Ingeniera Electrnica de la Universidad

Francisco de Paula Santander.

7.1.2 Asesores

Ingeniero Byron Medina Delgado

Docente adscrito al Departamento de Electricidad y Electrnica de la Universidad

Francisco de Paula Santander.

7.1.3 Personal tcnico auxiliar

Mario Espinoza

Tcnico Profesional en Mantenimiento Electrnico.

43

7.2 Recursos Fsicos

7.2.1 Materiales y suministros

ITEM MATERIAL ESPECIFICACIONES CANTIDAD

1 Antena Parablica

Estndar

Plato parablico de hasta 1.2m

Con Shield y Radome 2

2 Kit del Motor HH SG-2100 o SG-2500 2

3 DAQ NI-USB 6009 NATIONAL

INSTRUMENTS 2

4 Cable coaxial RG-62 tipo red ARCnet 50m

5 Conectores Tipo F x 2 de rosca y presin 4c/u

6 Abrazadera del poste 35 - 68 mm (3.81 cm. - 6.67 cm.)

Acero Reforzado 4

7 Tornillera Tipo U abrazadera de acero

reforzado 8

8 Kit de herramientas

mecnicas

Llaves, destornilladores, martillo,

pinzas, alicates, cintas, limas, etc. 1

9 Taladro Mediana potencia, pila recargable,

con juego de copas y brocas. 1

10 Kit de arns de

seguridad

Arns industrial de cuerpo

completo 2

11 Licencia Software

LabVIEW 1

12 Papelera CD-DVD 700Mb, resma de papel

carta blanco, marcadores, etc. Varios

13 Memoria USB 4 Gb 4

Tabla 4. Descripcin de los Materiales y Suministros.

44

7.2.2 Equipos

ITEM EQUIPO ESPECIFICACIONES CANTIDAD

1 Computador Porttil

Intel Core i3 2.4 GHz,

Disco Duro 120Gb,

Memoria RAM 3 Gb

Unidad de DVD-RW

2

2 Impresora Multifuncional, tinta a color y

negro. 1

3 Multmetro Digital Voltaje y corriente AC-DC,

continuidad. 2

Tabla 5. Descripcin de los Equipos.

7.2.3 Infraestructura

Laboratorios de Electrnica de la Universidad Francisco de Paula Santander

para investigar, documentarse, tomar asesoras y disear el programa que

permitan el desarrollo del proyecto.

En la empresa ETB se utilizara su espacio fsico de campo abierto para realizar

el montaje tcnico del sistema de sincronizacin de las antenas parablicas en

las torres de comunicaciones para efectuar las respectivas pruebas

experimentales que proporcionan la recoleccin de datos contribuyendo al

desarrollo del proyecto para as lograr su puesta en marcha.

7.2.4 Administrativos

Servicio de un digitador encargado de la organizacin y presentacin del

proyecto por escrito y dems documentos que se soliciten.

Servicio de conexin a internet mvil el cual representa la ruta de

comunicacin y adquisicin de informacin referente al proyecto.

45

7.2.5 Asesoras

Servicio de disponibilidad de un empleado tcnico de la empresa ETB para

asesoras constantes en el trabajo a campo abierto del proyecto.

Servicio de asesoras de personal calificado propio de la empresa ETB para

conocer todas las caractersticas propias del enlace microondas, tambin para

evaluar el mapa de posicionamiento de las torres de comunicaciones y

establecer el mejor punto de trabajo.

7.2.6 Viajes

Servicio de transporte y alimentacin en jornada diurna laboral para el

desplazamiento de los investigadores, personal tcnico y especialistas al sitio

de trabajo donde se encuentran ubicadas las torres de prueba.

Servicio de transporte, hospedaje y alimentacin para posibles conferencias,

diplomados o asesoras, que sirvan para ampliar los conocimientos sobre el

desarrollo del proyecto y su puesta en marcha.

Servicio de transporte hospedaje y alimentacin para posibles exposiciones o

reuniones que fomente la promocin y divulgacin del proyecto.

7.2.7 Promocin

Prever publicaciones relacionadas con el proyecto en revistas cientficas o

pginas web, las cuales hay que preparar, editar y divulgar.

7.2.8 Documentacin

Libros, publicaciones cientficas y tcnicas, documentos pdf, hojas de

especificaciones tcnicas (datasheet), manuales de los equipos y materiales

son indispensables para la recoleccin de informacin que contribuye al

desarrollo del proyecto.

46

8. PRESUPUESTO PROYECTADO

8.1 Presupuesto global del Proyecto

El costo aproximado del proyecto se establece de la siguiente manera en pesos

colombianos:

Tabla 6. Presupuesto global del proyecto.

ITEM RUBRO

FUENTES DE FINANCIACIN

TOTAL

UFPS ETB

1 Personal $10620.000 $13880.000 $24500.000

2 Equipos $2200.000 $1800.000 $4000.000

3 Materiales y

suministros $11230.000 $6770.000 $18000.000

4 Infraestructura $500.000 $1000.000 $1500.000

5 Administrativos $200.000 $500.000 $700.000

6 Servicios

tcnicos $500.000 $2000.000 $2500.000

7 Imprevistos $1000.000 $1500.000 $2500.000

Subtotal $26250.000 $27450.000

TOTAL $53700.000

47

8.2 Gastos de Personal

Tabla 7. Presupuesto de los gastos de Personal.

ITEM PERSONAL

FUNCIN

DENTRO DEL

PROYECTO

FORMACIN

PROFESIONAL

RECURSOS

TOTAL

UFPS ETB

1 Jeniffer

Caldern Ejecutor Estudiante $1600.000 $2400.000 $4000.000

2 Jonathan

Corzo Ejecutor Estudiante $1600.000 $2400.000 $4000.000

3 Mara V.

Africano Ejecutor Estudiante $1600.000 $2400.000 $4000.000

4 Diego C.

Tami Ejecutor Estudiante $1600.000 $2400.000 $4000.000

5 Byron

Medina Asesor Ing. Electrnico $3200.000 $1000.000 $4200.000

6 Mario

Espinoza Tcnico Auxiliar Tcnico en redes $1000.000 $3200.000 $4200.000

7 1 Digitador Bachiller $20.000 $80.000 $100.000

Subtotal $10620.000 $13880.000

TOTAL $24500.000

48

8.3 Gastos de Equipos

Tabla 8. Presupuesto de los gastos de Equipos.

TEM EQUIPO JUSTIFICACIN

FUENTES DE

FINANCIACIN TOTAL

UFPS ETB

1

2

Computadora

s Porttiles

Se realizaran las

simulaciones,

pruebas y

clculos en

campo abierto.

$1500.000 $1500.000 $3000.000

2 Impresora

Impresin de

documentos,

planos, diagramas,

avances, etc.

$200.000 $200.000 $400.000

3 2 Multmetros

Digitales

Para realizar

medidas de

diferentes

parmetros.

$500.000 $100.000 $600.000

Subtotal $2200.000 $1800.000

TOTAL $4000.000

49

8.4 Gastos de Materiales y Suministros

Tabla 9. Presupuesto de los gastos de Materiales y Suministros.

TEM

MATERIALES

Y

SUMINISTROS

JUSTIFICACIN

FUENTES DE

FINANCIACIN TOTAL

UFPS ETB

1

2 Antenas

Parablica

Estndar

Establecer el

enlace microondas

sin afectar el

servicio

$100.000 $300.000 $400.000

2 2 Kit del Motor

HH

Realizar el

proceso de

sincronizacin de

las antenas

$100.000 $400.000 $500.000

3 2 DAQ

Adquisicin de las

variables de

medicin en las

antenas

$800.000 $400.000 $1200.000

5 Accesorios de

instalacin

Implementacin,

montaje y ajustes

del sistema

$50.000 $250.000 $300.000

6 2 Kit de arns

de seguridad

Instalacin del

sistema en la torre

de comunicacin

$100.000 $400.000 $500.000

7

Licencia

Software

LabVIEW

Plataforma de

control e

indicacin del

programa

ejecutable

$10000.000 $5000.000 $15000.000

8 4 Memorias

USB

Almacenamiento e

intercambio de

informacin

$80.000 $20.000 $100.000

Subtotal $11230.000 $6770.000

TOTAL $18000.000

50

9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

A continuacin se presenta el cronograma de las actividades que se realizaron

para la ejecucin del proyecto.

ITEM ACTIVIDAD

SEMANA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1 Recoleccin de

informacin

2

Modelamiento

matemtico y diseo

del VI

3 Simulaciones y

pruebas virtuales

4

Seleccin y

adquisicin de

equipos

5

Ensamble, acople e

implementacin

fsica del sistema en

la torre

6 Realizacin de

pruebas

7 Ajustes finales al

montaje del sistema

8 Entrega del Proyecto

9 Promocin del

proyecto

Tabla 10. Cronograma de Actividades.

Fecha de inicio: Agosto 21 de 2010.

51

REFERENCIAS BIBLIOGRAFCAS

BIBLIOGRAFA

TOMASI Wayne. Sistemas de Comunicaciones Electrnicas. Segunda Edicin

Prentice Hall Hispanoamericana S.A.

BALANIS Constantine A. Antenna Theory, Analysis and Design. Second Edition

1997 by John Wiley and Sons, Inc.

FLICKENGER Rob. Redes Inalmbricas en los Pases en Desarrollo. Primera

Edicin 2006 Limehouse Book Sprint Team.

WEBGRAFA

KOZYNSKI Fabin y LEVY Nicols. Antenas de microondas, Electrnica de Radio,

Ingeniera en Telecomunicaciones 2009. [En lnea] Disponible en:

http://subversion.assembla.com/svn/MonoER/principal.pdf

Antenas para Microondas, Sobre los distintos tipos de antenas y las principales

caractersticas de radiacin de las antenas para enlaces de microondas. [En lnea]

Disponible en:

http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/profesores/jruiz/jairocd/texto/usm/cd/docu

mento5.pdf

HERNNDEZ M. Luis M. Comunicacin de Datos. Instituto Tecnolgico de la

Laguna. Unidad II. [En lnea] Disponible en:

http://www.itlalaguna.edu.mx/academico/carreras/electronica/COMUNICACION%2

0DE%20DATOS/Unidad%20II/UNIDAD%20II-8.pdf

ESTRELLA S. Juan C. y SUING O. Marco A. Diseo y construccin de un sistema

de rastreo de seal de televisin para UHF comercial. Escuela Politcnica

Nacional de Quito 2006. [En lnea] Disponible en:

http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/328/1/CD-0308.pdf

Mejora de Laboratorios Tradicionales mediante el uso de Instrumentacin Virtual

LabVIEW. VirtualEduca2006 2006 [En lnea] Disponible en:

http://ihm.ccadet.unam.mx/virtualeduca2006/pdf/175-ACR.pdf

52

User Guide and Specifications USB-6008/6009. 2004-2005 National Instruments

Corporation. [En lnea] Disponible en:

http://www.tau.ac.il/~electro/pdf_files/computer/ni_6008_ADC_manual.pdf

Manual Motorized H-H Motor SG-2100. [En lnea] Disponible en:

http://www.satcruiser.com/PubFiles/SG_2100.pdf

53

GLOSARIO

Directividad - Es la relacin entre la intensidad de radiacin mxima y la

intensidad promedio de la antena.

Ganancia - La ganancia de una antena de microondas en la direccin de mxima

directividad respecto a una antena isotrpica ideal.

() = 10 (4

2) = (

2)

2

Donde Ao= rea de apertura, d= dimetro de la antena, = eficiencia de la

antena.

Polarizacin - Se define la polarizacin de la antena como el plano de campo

elctrico que genera mayor transmisin de potencia. Generalmente las antenas

para enlaces terrestres de punto a punto poseen polarizaciones lineales, basta con

girar la antena para obtener una polarizacin horizontal o una polarizacin

vertical.

Patrn de radiacin - Es la representacin de alguno de los parmetros de la

antena en el espacio. Generalmente se presentan los planos horizontal y vertical

centrados en la antena.

Lbulos laterales - En antenas muy directivas es indeseable tener lbulos

laterales en el patrn de radiacin dado que representan potencia radiada en otras

direcciones. Los diseos de antenas directivas buscan reducir estos lbulos.

Relacin frente-espalda - El lbulo trasero de una antena directiva es muy

indeseado para poder evitar interferencias con otros radios. La relacin frente-

espalda (F/B) es dada por la razn entre la ganancia del lbulo principal y la

ganancia del lbulo trasero.

Ancho de haz o HPWB - Definimos el ancho de haz como el ngulo formado

entre los puntos a mitad de potencia del lbulo principal. En antenas directivas

este ngulo debe ser pequeo para poder tener menor dispersin de energa a

grandes distancias.

54

rea efectiva - Es una relacin entre la potencia recibida y la densidad de

potencia incidente en la antena. Es una forma de ver cunto de la potencia

recibida es aprovechado realmente.

Eficiencia - Para transmisin podemos ver a la eficiencia como la relacin entre

potencia radiada y potencia incidente:

=

=

+

Mientras que en recepcin lo podemos ver como la relacin entre potencia

recibida y potencia transferida a la lnea de transmisin:

=

La eficiencia de una antena esta ligada a las perdidas por conductores, perdidas

por dielctricos y reflexin, adems de caractersticas de la construccin como

pueden ser focos no posicionados adecuadamente, reas de sombra, Spill Over

y defectos de construccin entre otros.

Impedancia de entrada - Depende de las caractersticas constructivas de la

antena, as como de los obstculos presentes en el espacio libre frente a la

antena. Determina como se adaptar la misma a la lnea de transmisin con la que

se alimenta y por lo tanto que tanto ROE (relacin de onda estacionaria)

presentar.

=

antepro nº3 sincronizac antenas

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