Indice
1.
Introducción
2. Presentación
3. Comunicación
inalámbrica de PC’s
4. Definición De
Antena
5. Proceso de
muestreo
6. Interrupciones en el puerto
SPP
7.
Bibliografía
El simple hecho de ser seres humanos nos hace
desenvolvernos en medios donde
tenemos que estar comunicados. Por eso la gran importancia de la
transmisión y la recepción de información, y en la época actual
donde los computadores hacen parte de la cotidianidad, es
necesario establecer medios de
comunicación eficaces entre ellos.
Una de las tecnologías más prometedoras y
discutidas en esta década es la de poder
comunicar computadoras
mediante tecnología
inalámbrica. La conexión de computadoras
mediante Ondas de Radio o Luz Infrarroja,
actualmente está siendo ampliamente investigado. Las
Redes
Inalámbricas facilitan la operación en lugares
donde la computadora
no puede permanecer en un solo lugar, como en almacenes o en
oficinas que se encuentren en varios pisos. Pero la realidad es
que esta tecnología
está todavía en pañales y se deben de
resolver varios obstáculos técnicos y de
regulación antes de que las redes inalámbricas
sean utilizadas de una manera general en los sistemas de
cómputo de la actualidad.
No se espera que las redes
inalámbricas lleguen a remplazar a las redes cableadas. Estas
ofrecen velocidades de transmisión mayores que las
logradas con la tecnología inalámbrica. Mientras
que las redes inalámbricas actuales ofrecen velocidades de
2 Mbps, las redes cableadas ofrecen velocidades de 10 Mbps y se
espera que alcancen velocidades de hasta 100 Mbps. Los sistemas de Cable
de Fibra
Óptica logran velocidades aún mayores, y
pensando futuristamente se espera que las redes
inalámbricas alcancen velocidades de solo 10 Mbps.
Sin embargo se pueden mezclar las redes cableadas y las
inalámbricas, y de esta manera generar una "Red Híbrida" y
poder resolver
los últimos metros hacia la estación. Se puede
considerar que el sistema cableado
sea la parte principal y la inalámbrica le proporcione
movilidad adicional al equipo y el operador se pueda desplazar
con facilidad dentro de un almacén o
una oficina.
Una muy buena opción que existe en redes de larga
distancia son las denominadas: Red Pública De
Conmutación De Paquetes Por Radio. Estas
redes no tienen problemas de
pérdida de señal debido a que su arquitectura
está diseñada para soportar paquetes de datos en lugar de
comunicaciones
de voz. Las redes privadas de conmutación de paquetes
utilizan la misma tecnología que las públicas, pero
bajo bandas de radio frecuencia restringidas por la propia
organización de sus sistemas de
cómputo.
El proyecto que
intentamos desarrollar busca establecer una comunicación confiable entre dos PC’s
a través de señales de radio, para este fin lo
hemos dividido en tres etapas, que a continuación
describiremos.
Etapa 1
El espectro electromagnético, el recurso natural de las
comunicaciones
por el espacio, se encuentra en su punto máximo de
congestionamiento. Esto constituye evidencia de que a pesar del
uso extenso de medios de
transmisión como la fibra óptica;
la transmisión de información por el aire
continúa siendo el mecanismo más económico y
versátil de cuantos existen para el transporte de
información.
El desarrollo de
tecnologías modernas que permite la fabricación de
dispositivos de comunicaciones portátiles y de bajo
costo, ha
incrementado la necesidad de comunicaciones inalámbricas
que liberen al usuario de la necesidad de conectar sus equipos a
puntos fijos servidos por una red física de cobre o fibra.
La congestión radioeléctrica del espacio se ha
visto aliviada en parte gracias a nuevos esquemas de modulación
y de compresión de información. No obstante, el
recurso del espacio, como canal de comunicaciones es cada vez mas
demandado en la medida en que los avances
tecnológicos permiten el acceso a tecnologías
de punta a un mayor sector de la población.
Las ondas
electromagnéticas viajan desde una antena transmisora
hasta otra receptora. Podemos definir una antena como un
dispositivo construido de material metálico que tiene la
capacidad de emitir y percibir dichas ondas y que posee
idénticas características si se usa para
transmisión o para recepción.
En el presente proyecto
intentamos establecer una comunicación confiable entre dos PC’s
haciendo uso de las ondas electromagnéticas y
capturándolas mediante una antena, de esta manera no se
necesitaría ninguna conexión física a un punto de
alguna red y por lo tanto se obtendría el beneficio de
la
comunicación inalámbrica.
Etapa 2
El procesamiento en un computador
digital de información sobre fenómenos
físicos –como temperatura,
velocidad,
humedad, ondas radiales, etc.– es el campo donde más
resultados asombrosos y revolucionarios se han obtenido.
Cualquier variable física puede llevarse al interior de un
computador y
procesarse con la misma facilidad y eficiencia con la
cual se computa una nómina
o un flujo de caja.
En la industria la
conquista de la antigua instrumentación análoga por parte
del computador, es casi total. Una vez tenidos los valores o
datos dentro
del computador, se pueden realizar toda clase de cálculos
para implementar control, estadística, graficación, etc.
La mayoría de los fenómenos naturales, de los
cuales formamos parte, son de naturaleza
análoga o de variación continua en el tiempo. El
computador digital procesa información compuesta solamente
por dos niveles: alto y bajo. Para llevar las variables
físicas al lenguaje de un
computador, se necesita realizar un proceso de
conversión previa de los datos del formato análogo
a código
digital de unos y ceros o niveles de voltaje. A esta
acción se le conoce como conversión
análogo-digital.
Los PC’s poseen un circuito controlador para la impresora, el
cual puede ser aprovechado por el usuario del mismo, para
comunicarse con el mundo exterior, realizar procesos de
variables
físicas o efectuar procesos
completos de medición y control.
Originalmente el puerto
paralelo viene con la destinación específica de
permitir la
comunicación del PC con la Impresora.
El propósito del presente proyecto es realizar la producción de un fenómeno
físico y la adquisición de datos del mismo, por
medio de la adquisición de datos, la conversión
digital-análoga, y la propagación de ondas
radiales, se propone llevar a cabo la comunicación entre
dos PC’s. Así, el fenómeno físico a
medir son las mismas ondas radiales.
Utilizando los sensores
adecuados, este mismo proyecto, con algunas variaciones,
permitirá monitorear diferentes medios de
transmisión, como lo son: infrarrojos, cableado
telefónico, etc.
Etapa 3
Un medio de comunicación entre un computador y sus
diferentes periféricos es los Puertos de
Comunicación, ya sean puertos Paralelos, Seriales, de
Juegos, o
USB, que son
los puertos a los que actualmente se tiene acceso.
Los puertos seriales son utilizados para la conexión de
dispositivos que permiten un protocolo o
sistema de
comunicación en forma serial, los Puertos de Juegos
están destinados a brindar conexión con
dispositivos que permiten interactuar con juegos de computadora, y
los Puertos USB permiten
una comunicación mucho más rápida y directa
con la board.
El primer puerto
paralelo del PC compatible era unidireccional, permitiendo
una transferencia de solo 8 bits de datos del PC hacia el
periférico. Este primer puerto paralelo fue llamado en
principio Centronics y actualmente Compatible o SPP (Standard
Parallel Port). Más tarde apareció el puerto
paralelo PS/2 bidireccional; este puerto bidireccional
simplemente adicionó la capacidad de leer 8 bits de datos
desde el periférico hacia el PC.
3. Comunicación
inalámbrica de PC’s
EL flujo de información que estamos proponiendo
se realizara a través de dos dispositivos emisores –
receptores (antenas) que
obtendrán la señal análoga del medio
físico en que se encuentren, posteriormente esta
señal ha de ser sometida a un proceso de
converso análogo – digital o viceversa según
sea el caso, finalmente con la información digital se hace
su captura a través del puerto paralelo y de esta manera
los ordenadores pueden trabajar con dicha
información.
Etapa 1
Se ha hecho un recuento de los mecanismos mas importantes que
contribuyen a la propagación de ondas de radio. Se
concluye que estos son muchos y muy diversos
fundamentándose en diferentes principio físicos que
definen el alcance de su propagación y sus limitaciones.
En general, todos son inherentemente complejos, además de
estar sujetos a las naturales variaciones en las condiciones
atmosféricas debidas a efectos climatológicos de
origen local y también extraterrestre, como el caso de las
manchas solares y la radiación
cósmica las cuales ejercen un marcado efecto sobre la
ionosfera.
Sin embargo el estudio sistemático de los mecanismos y las
condiciones que los favorecen, a permitido el uso confiable de la
propagación de ondas de radio en el espacio para
comunicaciones de largo alcance. A pesar de las muchas variables
y factores que tienden a degradar la calidad de las
comunicaciones obtenidas, los ingenieros de comunicaciones han
desarrollado técnicas
tales como la diversidad espacial y de frecuencia, que mejoran
considerablemente la confiabilidad y calidad de las
transmisiones por ondas de radio.
En una antena podemos conocer la intensidad de los campos o de
las densidades de potencia en
distinta posiciones angulares, por medio del patrón de
radiación.
Esto permite interpretar el patrón de radiación
absoluto en términos de la intensidad del campo
eléctrico E o de la densidad de
potencia
P.
De otro lado, es posible relacionar la densidad de
potencia o la intensidad del campo en un determinado punto con su
valor
máximo, denominado a esto patrón de
radiación relativo.
Campos de radiación cercano y lejano: Estos dos campos de
radiación, el cercano y el lejano, son de particular
importancia en el tema de las antenas. El
primero hace relación al patrón de radiación
del campo que se encuentra en los alrededores de la antena. Es
también llamado campo de inducción debido a sus características particulares en el proceso
de emisión de potencia.
El campo lejano es todo aquello referido al patrón de
campo localizado a grandes distancias de la antena. La potencia
radiada en este campo no regresa a la antena (Campo de
radiación). Cuando a una antena se le conecta un generador
en ella se inducen campos electromagnéticos capaces de
alcanzar grandes distancias. Una antena empieza a ser un buen
radiador cuando su longitud es comparable a la longitud de onda
de la señal que se desea radiar.
Conjunto de conductores debidamente asociados, que se
emplea tanto para la recepción como para la
transmisión de ondas electromagnéticas, que
comprenden los rayos gamma, los rayos X, la
luz visible y
las ondas de radio.
Carácteristicas De Las Antenas
Resistencia de
radiación: Debido ala radiación en las antenas se
presenta perdida de potencia . Por ello se ha establecido un
parámetro denominado resistencia de
radiación Rr , cuyo valor podemos
definir como el valor de una resistencia típica en la
cual, al circular la misma corriente que circula en la antena,
disipara la misma cantidad de potencia.
Eficiencia de
una antena: Se conoce con el nombre de eficiencia de una antena
(rendimiento) a la relación existente entre la potencia
radiada y la potencia entregada ala misma.
Impedancia de entrada de una antena: En general, la impedancia de
entrada de la antena dependerá de la frecuencia, estando
formada por una componente activa Re, y una reactiva Xe. De esta
forma, Re se puede asimilar a la resistencia total de la antena
en sus terminales de entrada. Generalizando, podemos decir
entonces que la impedancia de entrada de la antena es simplemente
la relación entre el voltaje de entrada de la antena y la
corriente de entrada.
Ganancia de una antena: La ganancia de una antena representa la
capacidad que tiene este dispositivo como radiador. Es el
parámetro que mejor caracteriza la antena. La forma
más simple de esquematizar la ganancia de una antena es
comparando la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación
con el valor medio radiado en todas las direcciones del espacio,
ofreciéndose en términos absolutos. Aquellas
antenas que radian por igual en todas las direcciones se llaman
isotrópicas y su ganancia es de 1. Basados en esta
definición, podemos hablar de la ganancia como la
relación entre la potencia y campo
eléctrico producido por la antena (experimental) y la
que producirá una antena isotrópica (referencia),
la cual radiará con la misma potencia.
Longitud eficaz de la antena: Sobre una antena se inducen
corrientes y voltajes. Por tal razón, a la antena
receptora se le puede considerar como un generador ideal de
voltaje (V), con una impedancia interna que resulta ser igual a
la de entrada.
Polarización de la antena: La onda electromagnética
posee el campo eléctrico vibrando en un plano transversal
a la dirección de propagación, pudiendo
tener diversas orientaciones sobre el mismo. La
polarización de la antena hace referencia a la
orientación del campo eléctrico radiado. De esta
forma, si un observador en un punto lejano a la antena
"visualizara" el campo eléctrico lo podría mirar de
las siguientes formas:
Describiendo una elipse. En este caso se dice que la onda esta
polarizada elípticamente.
Describiendo una circunferencia (polarización
circular).
Polarización horizontal o vertical, describiendo una
línea recta.
Es importante anotar que, para que una antena "responda" a una
onda incidente, tiene que tener la misma polarización que
la onda. Por ejemplo, un dipolo vertical responderá a una
onda incidente si la polarización de dicha onda es
vertical también.
Ancho de haz de una antena: Podemos hablar del ancho de haz de
una antena como el espaciamiento angular entre dos puntos
determinados de potencia media (-3dB), ubicándolos con
respecto a la posición del lóbulo principal
perteneciente al patrón de radiación de la
antena.
Ancho de banda de la antena: Se puede describir como los valores de
frecuencia para los cuales la antena desarrolla su trabajo de
manera correcta. De igual forma, el ancho de banda de una antena
depende de las condiciones de los puntos de potencia
media.
La naturaleza de las
ondas
Cuando los electrones oscilan en un circuito eléctrico,
parte de su energía se convierte en radiación
electromagnética. La frecuencia (la rapidez de la
oscilación) debe ser muy alta para producir ondas de
intensidad aprovechable que, una vez formadas, viajan por el
espacio a la velocidad de
la luz. Cuando una de esas ondas encuentra una antena
metálica, parte de su energía pasa a los electrones
libres del metal y los pone en movimiento,
formando una corriente alterna
cuya frecuencia es la misma que la de la onda. Este es,
sencillamente, el principio de la comunicación por
radio.
Como se ve en la siguiente figura, existen diferentes modos de
propagación que pueden surgir como el resultado del
lanzamiento de ondas electromagnéticas al espacio por
medio de antenas de configuración adecuada. Si no
existiera el aire ni las capas
ionosféricas, esto es, en el vacío, las ondas de
radio viajarían en línea recta. Sin embargo, debido
a la presencia de gases de
diferente composición en la atmósfera terrestre,
la propagación de ondas se ve influenciada por una serie
diversa de mecanismo.
El modo de propagación más sencillo es aquel en que
la onda sigue una trayectoria recta entre la antena de
transmisión y la de recepción. A este tipo de onda
se le conoce como directa o de línea de visión, LOS
(Line Of Sight). Las microondas son
el ejemplo clásico de este mecanismo de
propagación. En condiciones óptimas las microondas
pueden considerarse como un haz concentrado de energía
electromagnética que hace la travesía desde la
antena de emisión hasta la recepción
desplazándose en línea recta. Más
aún, debido a las longitudes de onda tan pequeñas
en esta modalidad de aplicación, las antenas utilizadas,
reflectores parabólicos, y en general todo el esquema de
propagación, pueden analizarse como si fuera un sistema de
características ópticas.
Diferentes modos de Propagación de Ondas de
Radio
Dependiendo del patrón de radiación de la antena
involucrada, es posible que parte de la energía de la onda
se dirija hacia tierra, a
partir de lo cual, por reflexión, cambia su curso para
dirigirse finalmente a la antena de recepción. Esta onda
es conocida como la onda reflejada de tierra.
Adicionalmente, puede generarse una componente de onda cuyo modo
de propagación es directamente sobre la tierra,
desde el mismo momento de abandonar la antena de
transmisión. Esta onda, denominada de superficie o
terrestre, continúa su curso sobre la tierra
hasta llegas a su destino final en el sitio de la antena
receptora.
Finalmente, la onda electromagnética puede ser lanzada
hacia el espacio, convirtiéndose así en una onda
celeste u onda de cielo. Dependiendo de la frecuencia de la onda
y del ángulo de lanzamiento, esta puede atravesar la
atmósfera
y salir al espacio libre, o en caso contrario, puede ser
refractada hacia la tierra para ser posteriormente captada por la
antena receptora.
Etapa 2
Se entiende por adquisición de datos a la acción de
medir variables, convertirlas a formato digital, almacenarlas en
un computador y procesarlas en cualquier sentido. Este proceso
necesita de una interfase entre el mundo y el computador que se
suele denominar como tarjeta de adquisición de datos. Para
poder obtener información análoga y llevarla hacia
una computadora o
cualquier dispositivo digital es necesario hacer la
conversión de un formato al otro sin alterar el valor de
las variables leídas.
Utilización de un sensor/transductor adecuado para la
variable que se desea medir (en este caso ondas radiales), el
cual permite detectar y convertir la variable física a una
señal analógica de voltaje o corriente
eléctrica, de manera que pueda ser registrada o
manipulada mas fácilmente.
Una señal análoga se muestrea observando y
memorizando su amplitud instantánea a intervalos regulares
e ignorándola el resto del tiempo. El
procedimiento
se ilustra gráficamente a continuación, cada
muestra
representa la amplitud de la señal análoga en un
instante específico.
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