INTRODUCCION

En la actualidad las Redes Inalmbricas Locales (WLAN Wireless Local Area Network) son cada vez ms utilizadas en nuestro entorno, ya sea para la comunicacin entre diferentes puntos de acceso o para la difusin de Internet inalmbrico a terceras personas.

El poner en funcionamiento una Red Inalmbrica Local implica varios aspectos, como son la instalacin de los equipos de transmisin, su calibracin, su configuracin, la ubicacin de antenas de propagacin en un lugar adecuado y la instalacin de su respectivo software de monitoreo.

El utilizar estos equipos implica una serie de riesgos y no solo tecnolgicos, como pueden ser la ocurrencia de accidentes a las personas encargadas de la instalacin y mantenimiento de las antenas de propagacin; esto se debe a que estn ubicadas en lugares elevados considerablemente, la elevacin de las mencionadas antenas logra empleando diferentes accesorios, como pueden ser pedestales, torres de diferentes materiales como: tubos o en casos extremos madera.

Es por ello que surge la necesidad de disear un sistema que permita la calibracin automtica de las Antenas, puesto que ltimamente se ha presentado un alto ndice de accidentes en personas que realizan dichos trabajos.

La calibracin de antenas se realiza con el movimiento de las mismas, buscando la ubicacin donde sea mayor la intensidad de seal recibida, esto se lograra haciendo un muestreo y anlisis del nivel de potencia de la mencionada seal, para poder controlar este proceso sin la intervencin de personas haremos uso de motores que nos ayuden a realizar dicha accin, movimiento de forma horizontal y/o vertical las antenas buscando la posicin mas adecuada donde se halle mayor intensidad de seal.

Los motores a utilizar pueden ser paso a paso o servomotores; se hace uso de este tipo de motores ya que estos nos permiten realizar movimientos angulares pequeos y precisos con lo cual se lograra posicionar la antena de la posicin ms favorable para la emisin y/o recepcin de una optima seal.

Para el control de los motores a utilizar es necesario el uso de un microcontrolador o microprocesador el cual contenga un programa que nos permita realizar el movimiento de las antenas, este microprocesador o microcontrolador controla el proceso de calibracin, logrando que sea un sistema automatizado.

Para una correcta verificacin del estado de la recepcin de potencia y un eventual control manual de los motores se podr utilizar un software desarrollado en un lenguaje de programacin especifico ya sea Matlab, Oracle, Java, etc. Este Software ser de fcil acceso y uso para los usuarios, con un entorno amigable y de aspecto visual atractivo.

RESUMEN

El desarrollo de este proyecto esta orientado a los campos de Comunicacin de Datos y Control y Automatizacin de Procesos, se basa netamente en la posicin que debe adoptar una antena Inalmbrica para brindar una ptima seal en una comunicacin WLAN.

Para lograr que nuestra antena llegue a adoptar una posicin exacta se hace uso de motores paso a paso ya que dichos motores presentan las ventajas de tener alta precisin y maniobrabilidad en cuanto al posicionamiento, son ideales para la construccin de mecanismos en donde se requieren movimientos muy exactos

Para lograr los objetivos deseados, se tuvo que empezar desde la bsqueda de informacin elemental con respecto a los diferentes motores, microprocesadores, antenas, etc, como la eleccin del software utilizado, para luego buscar las herramientas del mismo que hicieran viable el desarrollo del proyecto.

I. II. III.

CAPITULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En este capitulo se da ha conocer el enunciado del problema, la descripcin del mismo, justificando el porque de la implementacin, damos a conocer los antecedentes, trazamos los objetivos y formulamos nuestras hiptesis.

1.1. ENUNCIADO DEL PROBLEMA

Prototipo de Antena Inteligente automatizada para coberturas IEEE 802.11 b/g.

1.2. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

1.2.1. rea cientfica a la que corresponde el problema

El rea de conocimiento a la que pertenece el problema seleccionado es el de las Ciencias e Ingenieras Fsicas y Formales, en los campos de las Redes y Comunicacin de Datos y el Control y Automatizacin de Procesos, aplicados al uso de Internet.

1.2.2. Anlisis de las Variables

El trabajo de investigacin a realizar contempla las siguientes variables:

1.2.2.1. Variable Independiente:

Indicadores: Grados de libertad de los motores. Voltajes de trabajo. Corrientes de trabajo.

1.2.2.2. Variable Dependiente: Indicadores: Posicin final para emitir y/o recepcionar una optima seal en la comunicacin.

1.2.3. Tipo de Investigacin.

Se trata de una investigacin Experimental.

1.2.4. Nivel de Investigacin.

Se trata de una investigacin del nivel Explicativa, Descriptiva e Experimental.

1.3. IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA

El desarrollo de aplicaciones basadas en redes inalmbricas, esta adquiriendo cada vez mayor importancia, y esta se ve fuertemente influenciada por las caractersticas (calidad de seal, ubicacin y orientacin) de sus puntos de acceso.

La seal recibida en los sistemas inalmbricos es afectada por las prdidas de espacio libre, multitrayectorias, obstrucciones existentes entre transmisor y receptor, etc. siendo estos factores no controlables por el usuario, sin embargo la calibracin de las mismas es un factor controlable.

Dado esto se decide desarrollar una aplicacin de Antena inteligente, y para que un sistema pueda ser considerado "inteligente" ha de incorporar elementos o sistemas basados en las nuevas tecnologas de la informacin.

Este sistema ser capaz de detectar la posicin exacta en la cual la antena utilizada deber ser puesta, para proporcionar la seal mas optima.

1.4. JUSTIFICACION DEL PROBLEMA

El problema abordado es relevante y no trivial por las siguientes razones:

Debido a la demanda en instalacin de redes inalmbricas para Internet u otras aplicaciones se hace indispensable el uso de sus componentes como son las Antenas, dichas antenas presentan frecuentemente una descalibracin en cuanto a su posicin, esto hace que las personas encargadas del mantenimiento de las mismas pongan en riesgo su salud, ya que ltimamente se han reportado accidentes al realizar dichas tareas.

Buscar investigar y aportar soluciones en las reas de contribuyendo al desarrollo de futuras aplicaciones.

Redes y Control

Es importante destacar que si bien este prototipo es un punto de partida en esta rea de investigacin se pueden hacer implementaciones ms complejas que presentes mejores prestaciones en otros tipos de aplicaciones, y no solo limitndonos a las WLAN.

1.5. ANLISIS DE ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS

Habindose revisado investigaciones en esta rea de creciente desarrollo, como por ejemplo el desarrollo de antenas inteligentes para telefona celular, comunicaciones por microondas, comunicaciones de radio, mas no en el rea de la transmisin de WLAN, es que se han encontrado algunos proyectos de investigacin y otros proyectos ya implementados que muestran diferentes modelos de antenas inteligentes, desde las mas sencilla que tan solo buscan encontrar una mejor recepcin de seal con una antena, hasta las mas complejas que utilizan un juego de varias antenas, las cuales reciben la misma seal para luego ser procesadas por un

PDS (Procesador Digital de Seales) y as se logra una calidad excelente en la recepcin de seales.

- Oscar Moreno Jimnez , Ignacio Javier Franco Martn, departamento de Investigacin y Desarrollo, Telefnica de Espaa,.

Una antena inteligente es aquella que, en vez de disponer de un diagrama de radiacin fijo, es capaz de generar o seleccionar haces muy directivos enfocados hacia el usuario deseado, e incluso adaptarse a las condiciones radioelctricas en cada momento.

- John Edwin, Rico, Fernando Gonzles Sarmiento, estudiantes de Ingeniera Electrnica, Universidad distrital Francisco Jos de Caldas. Antenas Inteligentes es la combinacin de un arreglo de antenas (arrays) con una unidad de procesamiento digital de seales que optimiza los diagramas de transmisin y recepcin dinmicamente en respuesta a una a una seal de inters en el entorno.

1.5.1. Hiptesis 1.5.1.1.1. Hiptesis General Es posible la Implementacin de un Prototipo de Antena Inteligente automatizada para coberturas IEEE 802.11 b/g

1.5.1.1.2. Hiptesis Especficas

1.5.1.1.2.1.1.1.

Es posible realizar varias operaciones distintas

de forma simultnea. 1.5.1.1.2.1.1.2. Es posible crear un sistema que brinde

beneficios econmicos, es decir que logre una reduccin en costos de produccin. 1.5.1.1.2.1.1.3. Es posible que el sistema pueda ser modificado

y/o mejorado mas adelante con nuevas tecnologas. 1.5.1.1.2.1.1.4. Es posible crear un sistema accesible en su uso,

fcil de maniobrar y manipular por personas de bajos o incluso nulos conocimientos de Automatizacin Electrnica. 1.5.1.1.2.1.1.5. Es posible dar a conocer el desarrollo y estudio

e implementacin de una antena inteligente manejado mediante un software.

1.5.2. Objetivos 1.5.2.1.1. Objetivo General Implementacin de Prototipo de Antena Inteligente automatizada para coberturas IEEE 802.11 b/g

1.5.2.1.2. Objetivo Especfico

1.5.2.1.2.1.1.1.

Debe

de

ser

capaz

de

realizar

varias

operaciones distintas de forma simultnea. 1.5.2.1.2.1.1.2. Que sea un sistema que brinde beneficios

econmicos, es decir que logre una reduccin en costos de produccin. 1.5.2.1.2.1.1.3. Que el sistema pueda ser modificado y/o

mejorado mas adelante con nuevas tecnologas, que no quede como un modelo obsoleto. 1.5.2.1.2.1.1.4. Que sea accesible en su uso, fcil de maniobrar

y manipular por personas de bajos o incluso nulos conocimientos de Automatizacin Electrnica. 1.5.2.1.2.1.1.5. Dar a conocer el desarrollo y estudio e

implementacin de una antena inteligente manejado mediante un software.

1.5.3. Variables e Indicadores 1.5.3.1.1. Variable Dependiente 1.5.3.1.1.1.1.1. 1.5.3.1.1.1.1.2. 1.5.3.1.1.1.1.3. Distancia entre las dos terminales Altura de la Antena Numero de ondas (medida en unidades del

largo de reciprocidad). 1.5.3.1.1.1.1.4. Parmetros del terreno

1.5.3.1.2. Variable Independiente 1.5.3.1.2.1.1.1. 1.5.3.1.2.1.1.2. 1.5.3.1.2.1.1.3. Grados de Libertad Voltaje Corriente

1.5.4. Justificacin

2. SEGUNDA PARTE CAPITULO II MARCO TERICO En este capitulo se presentan los fundamentos bsicos en cuanto a Redes Inalmbricas, motores paso a paso dan do un nfasis especial al tipo imn permanente, ya que estos son los mas usados en robtica, servomotores y microcontroladores.

2.1. WLAN Es una red inalmbrica que en lugar de cable de par trenzado, cable coaxial o la fibra optima, utilizan las ondas electromagnticas para enviar y recibir datos.

2.1.1. Definicin

Definicin de Inalmbrico, segn Wikipedia, Referido a las telecomunicaciones, se aplica el trmino inalmbrico (ingls wireless/sin cables/) al tipo de comunicacin en la que no se utiliza un medio de propagacin fsico, sino se utiliza la modulacin de ondas electromagnticas, las cuales se propagan por el espacio sin un medio fsico que comunique cada uno de los extremos de la transmisin.

Una WLAN (Wreless Local Area Network) es una red inalmbrica en la que una serie de dispositivos (PCs, workstations, impresoras, servidores,..) se comunican entre si en zonas geogrficas limitadas sin necesidad de tendido de cable entre ellos. La gran ventaja de esta tecnologa es que ofrece movilidad al usuario y requiere una instalacin muy sencilla.

2.1.2. Caractersticas: 2.1.2.1.1.1. Es equivalente a una red cableada estndar

2.1.2.1.1.2. 2.1.2.1.1.3. 2.1.2.1.1.4.

Utiliza el mismo tipo de aplicaciones que en una LAN. Se puede comunica con la LAN. Ofrece ventajas inalmbricas, como movilidad,

flexibilidad, esttica, rapidez de instalacin, coste, etc.

Dentro de las redes corporativas, las WLAN se implementan generalmente como el enlace final sin cables entre la red cableada y un grupo de computadoras clientes.

2.1.3. Estndares Wireless WLAN gira alrededor de varios estndares:1

2.1.3.1.1. IEEE 802.11 2.1.3.1.1.1.1.1. 2.1.3.1.1.1.1.2. 2.1.3.1.1.1.1.3. Primer estndar. Opera en la banda de 2.4 Ghz. Velocidad de 1 y 2 Mbps.

1

Ver: http://standards.ieee.org/wireless/ Ver: http://standards.ieee.org/getieee802/802.11.html

2.1.3.1.2. IEEE 802.11a 2.1.3.1.2.1.1.1. 2.1.3.1.2.1.1.2. Trabaja en la banda de 5 Ghz. Soporta velocidades de: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48

y 54 Mbps

2.1.3.1.3. IEEE 802.11b 2.1.3.1.3.1.1.1. 2.1.3.1.3.1.1.2. Funciona en la banda de 2.4 Ghz. Velocidad de: 1, 2, 5.5 y 11 Mbps

2.1.3.1.4. IEEE 802.11g 2.1.3.1.4.1.1.1. 2.1.3.1.4.1.1.2. 2.1.3.1.4.1.1.3. Aprobado en Mayo de 2003. Trabaja en la banda de 2.4 Ghz. Soporta velocidades hasta 54Mbps: 1, 2, 5.5, 6,

9, 11, 12, 18, 22, 24, 33, 36, 48 y 54 Mbps. 2.1.3.1.4.1.1.4. Es compatible con IEEE 802.11b

2.1.3.1.5. IEEE 802.11n 2.1.3.1.5.1.1.1. An en desarrollo pero propone mayores

velocidades hasta 600Mbps.

2.1.3.1.6. Bluetooth IEEE 802.15.1

Estandar WLAN Organismo Finalizacin Denominacin

IEEE 802.11.b IEEE 1999 Wi-Fi

IEEE 802.11a IEEE 2002 Wi-Fi 5

IEEE 802.11g IEEE 2003 Wi-Fi

Banda de Frecuencia Velocidad Mxima Throughput Medio Interfase Aire

2.4 GHZ 11 Mbps 5.5 Mbps SS DS

5GHZ 54 ;Mbps 36 Mbps OFDM

2.4 GHZ 54 Mbps

OFDM

La banda de frecuencia de 2,4 GHz es compartida por WLAN y por otras tecnologas lo que incrementa la posibilidad de congestionar dicha banda. Para solventar esta problemtica se decidi utilizar tambin la banda de 5 GHz para aplicaciones WLAN aumentando el ancho de banda disponible y la capacidad de trfico de forma considerable.

A mediados de los aos 80, el FCC (Federal Communications Comission) asign las bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) 902-928 MHz, 2,4-2,4835 GHz, 5,725-5,85 GHz a las redes inalmbricas.

Las bandas ISM son bandas de frecuencias para uso comercial y sin licencia (son las utilizadas por los telfonos inalmbricos domsticos DECT, los microondas, o los dispositivos BlueTooth, por ejemplo).

2.1.4.

Mtodo de Acceso 2.1.4.1.1.1. Utiliza una variante de Ethernet llamada CSMA/CA

(Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance) 2.1.4.1.1.2. Al identificar el fin de una transmisin, espera un tiempo

aleatorio antes de transmitir. 2.1.4.1.1.3. Se puede producir una colisin cuando dos estaciones

eligen el mismo intervalo. 2.1.4.1.1.4. Se utilizan mensajes RTS/CTS, para que una estacin

reserve el uso del medio, ha esta solucin se ha denominado MACA (MultiAccess Collision Avoidance).Introduce una carga adicional.

El protocolo MAC de 802.11 est inspirado en el CSMA/CD de Ethernet. Esta es probablemente la razn por la que en ocasiones se hace referencia a las redes 802.11 como Ethernets inalmbricas.

Sin embargo las redes inalmbricas no puede usar el protocolo CSMA/CD debido a que es muy difcil que un emisor de radio detecte otra emisin en curso en el mismo canal en el que est emitiendo. Por tanto el CD (Colision Detect) de Ethernet se ha cambiado por CA (Colision Avoidance).

2.1.5.

Bluetooth 2.1.5.1.1.1. 2.1.5.1.1.2. Utiliza el rango de frecuencia de: 2.45GHz. Utilizada para comunicaciones de corto alcance para

sincronizar datos entre PC, dispositivos de mano y telfonos mviles. 2.1.5.1.1.3. Trabaja a una velocidad de: 1 Mbps a una distancia de 10

metros. 2.1.5.1.1.4. No es un estndar WLAN, sino PAN (Personal Area

Network)

2.1.6. WLAN CON 802.11 b/g

2.1.6.1.1. Elementos

Para implementar una WLAN se necesita los siguientes elementos:

2.1.6.1.1.1.1.1. 2.1.6.1.1.1.1.2. 2.1.6.1.1.1.1.3.

Los puntos de acceso (Access Point) Los dispositivos clientes Antenas

(a)

Puntos de Acceso

Access Point, son los que actan como hubs o concentrado-res que envan y reciben informacin va radio.

El punto de acceso (Access Point) puede ser el corazn de la red, o puede conectarse por cable a la red cableada de la empresa.

(b)

Dispositivos Clientes

Son aquellos que disponen de una tarjeta inalmbrica. Las computadoras pueden utilizar diferentes tipos de interfaces: PCI, PCMCIA, USB, etc.

Existen otros dispositivos que tienen integrado una tarjeta inalmbrica y que cumplen una funcin especial:

(c)

Antenas

El radio de cobertura de las WLAN es maximizada con la seleccin apropiada de una Antena.

En general, las antenas se caracterizan por: Los patrones (Paterns) de radiacin: omnidireccional o direccional. La ganancia medida en decibelios.

La antena es un elemento fundamental de cualquier instalacin de radio, siendo tan importante, que de ella depende que la seal llegue hasta donde tenemos previsto con el mayor nivel y calidad que sea posible.

Una antena es un elemento irradiante, emite la seal que le inyecta la etapa final de cualquier aparato de radio. En nuestro caso nos vamos a centrar en las antenas para 2.4Ghz que son las usadas para 802.11b y 802.11g.

Las clasificaciones de las antenas pueden atender a numerosos criterios, siendo los principales por su ubicacin y por la forma del lbulo de emisin de la radiacin.

Atendiendo a la ubicacin, las antenas pueden ser de interiores o de exteriores. En las primeras prima el volumen pequeo, la esttica y no suelen ser de gran potencia, en las segundas es su robustez frente al medio.

Por la forma de su patrn de emisin, se pueden distinguir 2 grandes familias: Las antenas Direccionales y las antenas Omnidireccionales.

(i)

Antenas Omnidireccionales Provee un patrn de radiacin de 360. Este tipo de antena es utilizado cuando el rea de cobertura es en todas las direcciones.

Las antenas Omnidireccionales, emiten por igual en todas direcciones, en un radio de 360 por lo que es posible establecer comunicacin independientemente del punto en el que se est. En contrapartida, las omnidireccionales suelen ser una simple varilla vertical.

(ii) Antenas direccionales Una antena Direccional proporciona un patrn de radiacin muy fuerte en una direccin especfica, pueden ser: Antenas Yagi, de Patch y Parablica.

Las antenas direccionales emiten la seal hacia un punto en concreto, por lo cual su alcance es mayor, sin embargo fuera de la zona de cobertura no se "escucha" nada, no se puede establecer comunicacin entre los interlocutores.

Dentro del grupo de antenas direccionales, tenemos las de Rejilla o parablica, las Yagi, y las de Panel.

Hay que tener en cuenta la ganancia que presenta cada modelo de antena para realizar correctamente un diseo, encontrando modelos comerciales desde 2 a 24 decibelios (dB). Hay que decir que cuanta ms alta sea la ganancia de la antena, mayores distancias podremos

cubrir con una antena, y con mejor calidad podremos captar seales que pudieran llegarnos muy dbilmente.

La antena direccional de rejilla o parablica es la tpica antena para establecer enlaces punto a punto o para conectar a un nodo. Se caracterizan por su alta ganancia, que va desde unos discretos 15dBi, llegando en los modelos superiores hasta los 24dBi. Cuanta ms alta es la ganancia de este tipo de antenas, ms alta es su direccionalidad, ya que se reduce muchsimo el ngulo en el que irradian la seal, llegando a ser tan estrechos como 8 de apertura.

La Yagi es una varilla con discos metlicos perpendiculares a la varilla, y dispuestos a lo largo de la misma. Una antena Yagi es algo intermedio entre una omni y una parablica, o sea, es direccional pero con un ngulo ms abierto que la rejilla y con algo menos de ganancia que sta.

La antena direccional tipo Patch Panel permite crear pequeas zonas de cobertura, tanto como recintos, estaciones de metro y similares, consiguiendo con varias de ellas establecer clulas (como en telefona mvil).

1.7. Modos de Operacin 1.7.1. Modos de Operacin Wi-Fi Se establecen dos modos de operacin: (a) In door Out door

In door Utilizadas dentro de una habitacin.

Estn limitadas por las estructuras de la habitacin: Concreto, fierro, madera, etc.

Se puede utilizar en 2 modos: Modo Ad-Hoc y Modo de Infraestructura

Las redes inalmbricas pueden construirse con o sin Punto de Acceso (AP), esto es lo que nos determina si es una "Ad-Hoc" o una "Infraestructura".

Ad - Hoc Tambin conocido como Peer-to-peer o Independent Basic Service Set IBSS. Define simplemente un conjunto de estaciones inalmbricas que se comunican directamente entre s, sin utilizar puntos de acceso (Access Point).

Una red "Ad Hoc" consiste en un grupo de ordenadores que se comunican cada uno directamente con los otros a travs de las seales de radio sin usar un punto de acceso. Los ordenadores de la red inalmbrica que quieren comunicarse entre ellos necesitan usar el mismo canal radio y configurar un identificador especfico de WiFi (denominado ESSID) en Modo Ad Hoc".

Modo Adhoc: como mximo puede soportar 256 usuarios.

(b)

Out door Utilizadas fuera de una habitacin, para unir 2 ms edificaciones y extender la red inalmbrica.Es necesario la lnea de vista entre las antenas.

Se puede utilizar en 2 modos: (i) Modo Punto a punto Modo Punto a Multipunto

Punto a Punto Es una conexin exclusiva entre 2 puntos de acceso (access point). El Punto de Acceso trabaja en modo Bridge y se utilizan antenas direccionales.

La configuracin punto a punto permite unir redes fsicamente separadas entre s sin necesidad de tender cables.

En algunos casos, como cuando se ha de atravesar una va pblica, esto supone un ahorro considerable frente al alquiler de circuitos dedicados, quedando amortizado en poco tiempo el costo de la infraestructura. Adems permite la conexin a una velocidad mayor de lo que normalmente es posible en enlaces telefnicos.

Con la potencia de emisin mxima autorizada en Europa (100 mW) y antenas parablicas, que son las que ofrecen mayor ganancia (20 dBi), es posible llegar hasta una distancia de 10 Km siempre y cuando se disponga de visin directa entre las antenas. A menudo las antenas se colocan en el exterior del edificio, para minimizar el riesgo de que se presenten obstculos en el camino.

(ii) Punto a Multipunto Es una conexin exclusiva entre un Punto de Acceso y otros Puntos de Acceso. Todos los Puntos de Acceso trabajan en modo Bridge, el principal utiliza antena omnidireccional y el resto antenas direccionales.

Es posible interconectar entre s varios edificios en una configuracin multipunto, lo cual supone un ahorro en el nmero de equipos a instalar. Como es lgico en este caso la capacidad ser compartida por todos ellos de acuerdo al protocolo CSMA/CA, y ser conveniente utilizar mensajes RTS/CTS pues puede haber estaciones ocultas.

El tipo y configuracin de las antenas a ubicar en cada edificio depender de la distancia y la situacin concreta de cada caso.

1.8. Implementacin 1.8.1.

Velocidad vs Distancia

La velocidad de transmisin depende de la distancia a la antena, a mayor distancia menor ser la velocidad. La mxima distancia depender de la ganancia de la antena.

1.8.2.

Canal de Frecuencia

2. 14 canales son los definidos en la IEEE 802.11b Direct Sequence (DS). Cada canal DS trasmite 22 MHz ancho de banda, con una separacin entre los canales de 5 MHz.

3. En los 14 canales del sistema (11 son usables para USA, Per), slo tres no tienen overlapping, lo recomendable que cada canal debe estar separado 25 MHz ancho de banda. Por ejemplo los canales (1, 6, y 11).

4. 4.7. SSID (Service Set ID) 5. Cada WLAN deber de tener un identificador conocido como SSID (Service Set ID).

6. 7. Acta como una especie de password cuando un cliente intenta conectarse a una WLAN. Tanto la tarjeta inalmbrica como el Punto de Acceso tienen un identificador denominado SSID, que deben ser el mismo para que puedan comunicarse.

8. Adems del SSID los dispositivos necesitan de un canal de comunicacin.

9. Cada punto de acceso se sintoniza a un canal especfico. El cliente localiza el punto de acceso con la seal mas intensa y se asocia a el, recorre todos los canales y se configura al canal correspondiente al punto de acceso. Las tarjetas deben de estar funcionando en modo infraestructura si se quieren comunicar con el punto de acceso

9.7. Configuracin del AP 10. En el Access Point se debe configurar lo siguiente: Direccin IP fija o dinmica SSID Canal de frecuencia

10.8.Configuracin del Cliente En el dispositivo inalmbrico se debe de configurar lo siguiente: Direccin IP fija dinmica SSID Modo: Ad-hoc o Infrastructura

III.

Automatizacin

1. Sistema de fabricacin diseado con el fin de usar la capacidad de las mquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente efectuadas por seres humanos, y para controlar la secuencia de las operaciones sin intervencin humana. El trmino automatizacin tambin se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricacin en los que dispositivos programados o automticos pueden funcionar de forma independiente o semi-independiente del control humano. 2. La fabricacin de maquinas automatizadas industriales surgi de la ntima relacin entre fuerzas econmicas e innovaciones tcnicas como la divisin del trabajo, la

transferencia de energa y la mecanizacin de las fbricas, y el desarrollo de las mquinas de transferencia y sistemas de realimentacin, como se explica a continuacin. 2.7.1. Divisin del trabajo

3. (esto es, la reduccin de un proceso de fabricacin o de prestacin de servicios a sus fases independientes ms pequeas) se desarroll en la segunda mitad del siglo XVIII, y fue analizada por primera vez por el economista britnico Adam Smith en su libro Investigacin sobre la naturaleza y causas de la riqueza de las naciones (1776). En la fabricacin, la divisin del trabajo permiti incrementar la produccin y reducir el nivel de especializacin de los obreros. La mecanizacin fue la siguiente etapa necesaria para la evolucin hacia la automatizacin. 3.7. La simplificacin del trabajo permitida por la divisin del trabajo tambin posibilit el diseo y construccin de mquinas que reproducan los movimientos del trabajador. 3.8. A medida que evolucion la tecnologa de transferencia de energa, estas mquinas especializadas se motorizaron, aumentando as su eficacia productiva. El desarrollo de la tecnologa energtica tambin dio lugar al surgimiento del sistema fabril de produccin, ya que todos los trabajadores y mquinas deban estar situados junto a la fuente de energa, tambin se aplicaron los mtodos de control de tiempo y movimientos para mejorar el rendimiento de la produccin.

3.9. 3.10.La mquina de transferencia es un dispositivo utilizado para mover la pieza que se est trabajando desde una mquina herramienta especializada hasta otra, colocndola de forma adecuada para la siguiente operacin de maquinado.

Los robots industriales, diseados en un principio para realizar tareas sencillas en entornos peligrosos para los trabajadores, son hoy

extremadamente hbiles y se utilizan para trasladar, manipular y situar piezas ligeras y pesadas, realizando as todas las funciones de una mquina de transferencia. En realidad, se trata de varias mquinas separadas que estn integradas en lo que a simple vista podra considerarse una sola.

IV.

SERVOMOTORES

V.

Definicin

1.7. Los servos son un tipo especial de motor que se caracterizan por su capacidad para posicionarse de forma inmediata en cualquier posicin dentro de su rango de operacin. Para ello, el servo espera un tren de pulsos que se corresponden con el movimiento a realizar. Estn generalmente formados por un amplificador, un motor, la reduccin de engranaje y la realimentacin, todo en una misma caja de pequeas dimensiones. El resultado es un servo de posicin con un margen de operacin de 180 aproximadamente.

1.8. Disponen de tres conexiones electricas: Vcc (roja), GND(negra) y entrada de control (amarilla). Estos colores de identificacin y el orden de las conexiones dependen del fabricante del servo. Es importante identificar las conexiones ya que un voltaje de polaridad contraria podra daar el servo.

VI.

Funcionamiento

1.7. El control de un servo se limita a indicar en que posicin se debe situar. Estas "ordenes" consisten en una serie de pulsos. La duracin del pulso indica el ngulo de giro del motor. Cada servo tiene sus mrgenes de operacin, que se corresponden con el ancho del pulso mximo y mnimo que el servo entiende. Los valores ms generales corresponde con valores entre 1 ms y 2 ms, que dejaran al motor en ambos extremos. El valor 1,5 ms indicara la posicin central, mientras que otros valores del pulso lo dejan en posiciones intermedias. Estos valores suelen ser los recomendados, sin embargo, es posible emplear pulsos menores de 1 ms o mayores de 2 ms, pudindose conseguir ngulos mayores de 180. Si se sobrepasan los lmites de movimiento del servo, ste comenzar a emitir un zumbido, indicando que se debe cambiar la longitud del pulso. 1.8. El periodo entre pulso y pulso no es crtico, e incluso puede ser distinto entre uno y otro pulso. Se suelen emplear valores entre 10 ms y 30 ms. Si el intervalo entre pulso y pulso es inferior al mnimo, puede interferir con la temporizacin interna del servo, causando un zumbido, y la vibracin del brazo de salida. Si es mayor que el mximo, entonces el servo pasar a estado dormido, entre pulsos. Esto provoca que se mueva con intervalos pequeos. 1.9. Es importante destacar que para que un servo se mantenga en la misma posicin durante un cierto tiempo, es necesario enviarle continuamente el pulso correspondiente. De este modo, si existe alguna fuerza que le obligue a abandonar esta posicin, intentar resistirse. Si se deja de enviar pulsos (o el intervalo entre pulsos es mayor del mximo) entonces el servo perder fuerza y dejar de intentar mantener su posicin, de modo que cualquier fuerza externa podra desplazarlo.

1.10.

VII. VIII.

MOTOR ELECTRICO PASO A PASO El motor paso a paso es un actuador conversor de tren de impulsos en movimiento

angular giratorio, son ideales para la construccin de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos IX. La caracterstica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a

la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90 hasta pequeos movimientos de tan solo 1.8, es decir, que se necesitarn 4 pasos en el primer caso (90) y 200 para el segundo caso (1.8), para completar un giro completo de 360.

X.

La velocidad de rotacin viene definida por la ecuacin:

1.

XI. XII. XIII.

donde: f: frecuencia del tren de impulsos n: n de bobinas que forman el motor

XIV. XV. El motor paso a paso construido por el inventor ecuatoriano stalin bravo alla por los

albores de los 50 del siglo XIX se comporta de la misma manera que un convertidor digitalanalgico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lgicos. XVI. Presenta las ventajas de tener alta precisin y repetibilidad en cuanto al

posicionamiento. XVII. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente. XVIII. Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetizacin permanente, y el motor paso a paso hbrido.

1. Principio de funcionamiento XIX. Bsicamente estos motores estn constituidos normalmente por un rotor sobre el que

van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto nmero de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. XX. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imn permanente. Toda la

conmutacin (o excitacin de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.

XXI. Imagen del rotor

Imagen de un estator de 4 bobinas XXII. Existen dos tipos de motores paso a paso de imn permanente:

XXIII.

XXIV. Bipolar: Estos tiene generalmente cuatro cables de salida (ver figura 1). Necesitan ciertos trucos para ser controlados, debido a que requieren del cambio de direccin del flujo de corriente a travs de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. En figura 3 podemos apreciar un ejemplo de control de estos motores

mediante el uso de un puente en H (H-Bridge). Como se aprecia, ser necesario un H-Bridge

por cada bobina del motor, es decir que para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables (dos bobinas), necesitaremos usar dos H-Bridges iguales al de la figura 3 . El circuito de la figura 3 es a modo ilustrativo y no corresponde con exactitud a un H-Bridge. En general es recomendable el uso de H-Bridge integrados como son los casos del L293 (ver figura 3 bis).

XXV.

XXVI. XXVII. Unipolar: Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado interno (ver figura 2). Este tipo se caracteriza por ser ms simple de controlar. En la figura 4 podemos apreciar un ejemplo de conexionado para controlar un motor paso a paso unipolar mediante el uso de un ULN2803, el cual es una array de 8 transistores tipo Darlington capaces de manejar cargas de hasta 500mA. Las entradas de activacin (Activa A, B , C y D) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador.

XXVIII.

XXIX. Secuencias para manejar motores paso a paso Bipolares

XXX. Como se dijo anteriormente, estos motores necesitan la inversin de la corriente que circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversin de la polaridad provoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro est determinado por la secuencia seguida. XXXI. A continuacin se puede ver la tabla con la secuencia necesaria para controlar motores paso a paso del tipo Bipolares: XXXII. PASO XXXIV. XXXIX. XLIV. 2 XLIX. 3 LIV. 4 XXXIII. XXXV.A XXXVI. 1 XL. +V XLI. -V TERMINALES B XXXVII. XLII. +V XLVII. -V LII. -V C XXXVIII. XLIII. -V XLVIII. LIII. +V +V D

XLV. +V L. LV. -V -V

XLVI. -V LI. LVI. +V +V

LVII. +V

LVIII. -V

LIX. LX.

Secuencias para manejar motores paso a paso Unipolares

Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, las cuales se detallan a

continuacin. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una vez alcanzado el paso final (4 u 8). Para revertir el sentido de giro, simplemente se deben ejecutar las secuencias en modo inverso. LXI.

Secuencia Normal: Esta es la secuencia ms usada y la que generalmente

recomienda el fabricante. Con esta secuencia el motor avanza un paso por vez y debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto torque de paso y de retencin. LXII. PA LXIII. Bobin LXIV. Bobin LXV. Bobin LXVI. Bobin SO aA aB aC aD LXVII.

LXVIII.

LXIX. ON

LXX. ON

LXXI. OFF

LXXII. OFF LXXIII.

LXXIV.

LXXV. OFF

LXXVI. N

LXXVII. N

LXXVIII. FF LXXIX.

LXXX. 3

LXXXI. FF

LXXXII. FF

LXXXIII. N

LXXXIV. N LXXXV.

LXXXVI.

LXXXVII. N

LXXXVIII. FF

LXXXIX. FF

XC.

ON XCI.

XCII. A continuacin se puede apreciar la secuencia animada en modo normal:

XCIII. XCIV. Secuencia del tipo wave drive: En esta secuencia se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brinda un funcionamiento mas suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada, el torque de paso y retencin es menor. XCV. PA XCVI. Bo XCVII. Bo XCVIII. SO bina A bina B obina C B XCIX. Bobin aD C.

CI.

1 CII.

ON

CIII. F

OF

CIV.

OFF

CV.

OFF CVI.

CVII. 2

CVIII. OF F

CIX. ON

CX.

OFF

CXI.

OFF CXII.

CXIII. 3

CXIV. OF CXV. OF F F

CXVI. ON

CXVII. OFF CXVIII.

CXIX. 4

CXX. OF CXXI. OF F F

CXXII. OFF

CXXIII. N CXXIV.

CXXV.

A continuacin se puede apreciar la secuencia animada en modo wave drive:

CXXVI. CXXVII. Secuencia del tipo medio paso: En esta secuencia se activan las bobinas de

tal forma de brindar un movimiento igual a la mitad del paso real. Para ello se activan primero 2 bobinas y luego solo 1 y as sucesivamente. Como vemos en la tabla la secuencia completa consta de 8 movimientos en lugar de 4. CXXVIII. ASO CXXIX. obina A CXXX. obina B CXXXI. obina C CXXXII. obina D CXXXIII.

CXXXIV.

CXXXV. N

CXXXVI. FF

CXXXVII. FF

CXXXVIII. FF CXXXIX.

CXL. 2

CXLI. ON

CXLII. ON

CXLIII. FF

CXLIV. FF CXLV.

CXLVI.

CXLVII. FF

CXLVIII. N

CXLIX. FF

CL.

OFF CLI.

CLII. 4

CLIII. OFF

CLIV. ON

CLV. ON

CLVI. OFF CLVII.

CLVIII.

CLIX. OFF

CLX. OFF

CLXI. ON

CLXII. OFF CLXIII.

CLXIV.

CLXV.OFF

CLXVI. FF

CLXVII. N

CLXVIII. N CLXIX.

CLXX.7

CLXXI. FF

CLXXII. FF

CLXXIII. FF

CLXXIV. N CLXXV.

CLXXVI.

CLXXVII. N

CLXXVIII. FF

CLXXIX. FF

CLXXX. N CLXXXI.

CLXXXII.

A continuacin se puede apreciar la secuencia animada en modo medio paso:

CLXXXIII.

CLXXXIV.

Como comentario final, cabe destacar que debido a que los motores paso a

paso son dispositivos mecnicos y como tal deben vencer ciertas inercias, el tiempo de duracin y la frecuencia de los pulsos aplicados es un punto muy importante a tener en cuenta. En tal sentido el motor debe alcanzar el paso antes que la prxima secuencia de pulsos comience. Si la frecuencia de pulsos es muy elevada, el motor puede reaccionar en alguna de las siguientes formas: CLXXXV. CLXXXVI. CLXXXVII. Puede que no realice ningn movimiento en absoluto. Puede comenzar a vibrar pero sin llegar a girar. Puede girar errticamente.

CLXXXVIII. O puede llegar a girar en sentido opuesto. CLXXXIX. Para obtener un arranque suave y preciso, es recomendable comenzar con una

frecuencia de pulso baja y gradualmente ir aumentndola hasta la velocidad deseada sin superar la mxima tolerada. El giro en reversa debera tambin ser realizado previamente bajando la velocidad de giro y luego cambiar el sentido de rotacin.

CXC. MICROCONTROLADORES

CXCI. Definicin

1.7. El microcontrolador es un circuito integrado programable que contiene componentes de un computador, quien nos realizara diferentes funciones las cuales han sido programadas.

CXCII.Aplicaciones 1.7. Se usan extensivamente en robtica, tiene tareas especificas que estn distribuidas entre un gran numero de controladores dentro de un sistema, que puedan estar comunicados con un procesador central, una aplicacin especial de los microcontroladores es la captura de datos.

1.8. Implicaciones del Cambio de Cultura Organizacional

CXCIII.

PLANTEAMIENTO OPERACIONAL

1. TCNICAS E INSTRUMENTOS 1.7. Tcnicas 1.8. Instrumentos 2. CAMPO DE INVESTIGACIN 2.7. Ubicacin 3. ESTRATEGIAS DE RECOLECCION DE DATOS 4. CRONOGRAMA DE TRABAJO 5. BIBLIOGRAFA BSICA