La televisión por satélite

Hola a todos.

Hoy voy a vamos a hablar sobre la TV por satélite. Primero os pongo un vídeo que lo explica muy bien y luego comentaré los aspectos más importantes:

En primer lugar hemos visto que los satélites para TV giran a la misma velocidad angular que la tierra, en el vídeo no explican la razón, pero es muy sencilla: Al girar solidarios con la tierra, siempre podremos verlos en el mismo punto, es decir, no varían para nuestra punto de vista, por lo que será fácil orientar las antenas a los satélites de TV. La órbita en la que se encuentra los satélites que giran a la misma velocidad que la tierra se llaman de órbita geoestacionaria. Por debajo de ella, los satélites giraran más rápido para no caer a la tierra y por encima de la órbita geoestacionaria giraran más lento para no salirse al espacio exterior.   

El radio de la órbita geoestacionaria puede calculare son la ecuación de equilibrios de los satélites (FCentrifuga = FGravitatoria), teniendo en cuenta que: ωsat = ωtierra = 1 vuelta/24 horas = 2πrad/24*3600s = 7,27*10E-5 rad/s

Sustituyendo los valores en FCentrífuga = FGravitatoria -> mRωsat^2 = GMm/R^2,

mR^3ωsat^2= GMm -> m desaparece porque está multiplicando en los dos lados y dejando solo R:

R^3 = GM/ωs^2 -> El ^3 pasa al otro lado como ∛Por tanto R = ∛(GM/ωs^2).

En nuestro caso: ωsat = ωtierra = 7,27*10E-5 rad/s; G = 6,67 x 10-¹¹ Nm²/kg² y Mtierra = 5,972 × 10^24 kg. Sustituyendo:

R = ∛(GM/ωs^2) = R = ∛(6,67 x 10-¹¹ * 5,972 × 10^24/ 7,27*10E-5^2) =

R=∛7,536623 × 10^22= 42 280 164,14 metros.

Muy parecido a la R de la onda geoestacionaria para satélites de TV, que según el video era de R = 42164Km y en internet R = 42250Km. Solo 30Km de distancia a la que habíamos calculado. 

Un elemento fundamental en los satélites de TV es el módulo transponedor, que consiste en una antena receptora de la señal, un amplificador, un corrector de ruido y una antena emisora de alta potencia para rebotar la señal inicial de vuelta a la superficie terrestre.

La fibra óptica

Hola a todos.

Hoy voy a hablaros de un elemento de transporte que ha revolucionado en los últimos años la electrónica y las telecomunicaciones: La fibra óptica.

Las señales de información comenzaron a transportarse mediante mensajes de voz, luego por mensajes escritos. Con la invención de la electricidad, pudo transportarse por corriente de electrones en conductores, después, gracias a las antenas se pudieron transportar en el espacio a largas distancias mediante ondas electromagnéticas. La invención de los semiconductores con pistas y transistores dopados, conllevo que los electrones recorrieran finas pistas conductoras en celdas cristalinas. Revolucionando la electrónica y la informantica. Por último, la fibra óptica consigue mandar la información mediante pulsos de luz (0 sin luz y 1 con). Aumentando la velocidad y el volumen de información. (Notar que las ondas electromagnéticas y la fibra óptica se desplazan a la velocidad de la luz).

En este video se explica bien.

En resumen, el vídeo deja claro la base del funcionamiento de los cables de fibra óptica: Se dopa el núcleo de vidrio, para conseguir una reflexión total de la luz en la frontera del vidrio, consiguiendo que los pulsos de luz se desplacen continuamente por rebotes.

La modulación

Hola a todos.

Hoy voy hablaros de otro tema fundamental en las telecomunicaciones. La modulación es la forma más general de transmisión de las señales inalámbricas mezclando dos ondas electromagnéticas, una 0nda para el transporte (onda portadora) y otra con la señal de información (onda moduladora), produciendo la onda que se transporta fácilmente al tiempo que lleva la información, onda modulada. 

Las razones de la modulación son:

• La señal de información es muy difícil de transportar por si sola, puesto que requerirían de antenas con distintos tamaños y mucha potencia de emisión.
• Facilidad para dividir en rangos de frecuencias del espectro de radiocomunicaciones, gracias a la asignación de ondas portadoras para cada tipo de emisión de radiocomunicación.
• Mejora la calidad de las señales recibidas, puesto que la modulación encapsulada y protege la información de ruidos e interferencias.

Antes de explicaros los tipos de modulación, os voy a mostrar un video introductorio:

En primer lugar tenemos que tener muy claro las dos ondas que forman la modulación:

• La señal moduladora es el mensaje, la información que queremos transportar.
• La señal portadora es la onda que utilizamos para transportar la información.

Modulaciones analógicas: Cuando la señal de información es analógica. Puede ser de tres tipos:

• Modulada en amplitud: AM.
• Modulada en frecuencia: FM.
• Modulada en fase: PM.

Como vemos en el esquema de ondas, en AM se mantiene constante la frecuencia, variando uniformemente la altura de la onda, o amplitud. En FM, la amplitud es constante y, en cambio varia cíclicamente la frecuencia. PM es algo más difícil de entender, porque que lo que varía es el ángulo o desfase de la onda.

Modulación digital: Será cuando la señal de información es digital. Puede ser de tres tipos:

• Modulada en amplitud: ASK.
• Modulada en frecuencia: FSK.
• Modulada en fase: PSK.

Observando la imagen superior. En ASK binario, cuando la amplitud no existe es un 0 y cuando tiene un amplitud constante distintas de 0 es un 1. En FSK, para frecuencias altas es un 1 y frecuencias bajas es un 0. En PSK, comienzo con fases negativas en un 0 y comienzo con fases positivas en un 1.

Funcionamiento de las antenas.

Hola a todos.

En la entrada de hoy vamos a explicaros el funcionamiento de un elemento fundamental en las radiocomunicaciones: las antenas. Son las encargadas de convertir una señal de información que les llega en forma corriente de electrones, a ondas de fotones, o más conocidas como ondas electromagnéticas. Así mismo otra antena receptora transforma estas ondas áreas en la corriente de electrones original para poder ser reproducidas en un aparato electrónico. La emisión de las ondas es gracias a un dipolo acelerado de corriente alterna, es decir, algo complicado de entender, pero que se explica muy bien en el siguiente vídeo:

El video muestra como el dipolo eléctrico alterno, por sus propiedades electromagnéticas, va creando ondas que son replicadas poque las nuevas tienen frentes con la misma carga que el frente posterior de la onda antigua:

Un punto importante de las antenas dipolo es que la longitud de la onda emitida/recibida es el doble que la longitud del dipolo, es decir: λ = 2 x L dipolo.

Hay un dato que no sale en el video pero que es importante tener en cuenta. Las antenas no solo emiten a una longitud de onda igual a veces la longitud del dipolo, sino que emiten también a un pequeño margen superior e inferior al dipolo, este margen es conocido como ancho de banda de la antena:

Ahora que tenemos los conocimientos teóricos fundamentales de las antenas, os propongo unas cuestiones: 

Si la banda de frecuencias de la TV digitales es de 790 a 862 MHz. ¿Cuál será la frecuencia central? ¿Y cuál será la longitud del dipolo?.

Pistas: v=e/t en ondas electromagnéticas c = λ/T y f = 1/T.
Primero hallamos la frecuencia central: 862-790 = 72Mhz, por tanto Fc = 790 + 72/2 = 826 MHz.
Ahora calculamos el dipolo para esta frecuencia: c = λ/T y T= 1/f -> c = λ:1/f = c = λ x f.
Despejando -> λ = c/f = 300.000.000/826.000.000 = 0,36 metros.
Y como ya sabemos L dipolo = λ/2= 0,36/2= 0,18 m o 18 cm de longitud.

App para recoger datos de un canal IoT y poderlos utilizar.

Hola a todos.

En anteriores entradas habíamos realizado App capaces de inscribir datos en un servidor IoT pulsando botones. Hoy os voy a mostrar el desarrollo de una App capaz de encontrar el último dato escrito en un servidor IoT y utilizarlo. Con ello quiero mostrar el funcionamiento de los actuadores IoT, puesto que hacen exactamente lo mismo que la App:

1. Consulta de datos enviando una URL.

2. Leen la web resultante de la consulta y se quedan solo con el bit último.

3. Según indique la programación con este bit último, hacen la tarea correspondiente.

Pantalla de diseño de la App:

Bloques de programación:

Cuando se pulse el botón consulta de estados enviará la URL https://api.thingspeak.com/channels/1920193/feeds.json?api_key=DOKWE1MIAVN7Y5CM para consultar el último dato, esto producirá un texto entre paréntesis:

{"created_at":"2022-11-03T20:25:08Z","entry_id":1,"field1":"0"}

El cual copiará (Get):

Una vez cogido el texto del último dato programamos que solo nos quedemos con el bit final y una vez aislado, programamos que si el bit es 0, ponga una foto de una persiana cerrada y un texto: "LA PERSIANA ESTÁ CERRADA". Y, en cambio, si el bit es 1, se inserte la foto de la persiana abierta y el texto: "LA PERSIANA ESTÁ CERRADA".

Podéis probar una App que desarrollado, en cual hay un apartado para comprobar el estado en el que se encuentra una persiana y un riego. Pulsa para descargar la App en el dispositivo Android. 

Consulta de datos a un canal de IoT

Hola a todos.

En post anteriores, habíamos visto como escribir datos en nuestro servidor de IoT y habíamos construido una app capaz de escribir estos datos, en la entrada de hoy vamos a explicar cómo capturar la información de los últimos datos que se escriben en un canal.

IMPORTANTE: Se realiza mediante una consulta a una URL, y el texto nos proporciona entre otras cosas los dos últimos datos, algo que es utilizado por un actuador para realizar una tarea según el último dato y la programación que debe ejecutar.

La URL para ver los dos últimos datos inscritos en el canal, la encontramos en nuestro servidor Thingspeak, pulsando la siguiente secuencia de botones -> Channels -> My Channels -> Domotics -> DML -> Persiana -> API Keys -> Read a Channel Feed:

https://api.thingspeak.com/channels/1920193/feeds.json?results=2

Enviando esta URL en un navegador nos sale una web con lo siguiente:

{"channel":{"id":1920193,"name":"Domotics-ELF-Persiana","description":"Recibir y guardar \"1\" o \"0\" de una App para activar una persiana","latitude":"0.0","longitude":"0.0","field1":"Field Label 1","created_at":"2022-11-03T20:02:23Z","updated_at":"2022-11-03T20:04:26Z","last_entry_id":30},"feeds":[{"created_at":"2022-11-18T22:07:40Z","entry_id":29,"field1":"0"},{"created_at":"2022-11-18T22:08:02Z","entry_id":30,"field1":"0"}]}

La última parte, subrayada en verde fosforito nos interesa sepárala para obtener el último dato (en este caso un 1) más fácil, por ejemplo en App Inventor.

Para obtener solo con la parte en verde, debemos hacer lo siguiente:

1. Cogemos la URL de lectura de nuevo:

https://api.thingspeak.com/channels/1920193/feeds.json?results=2

2.Quitamos results=2 y, en su lugar, ponemos el código api_key=+ReadApyKey, en mi caso:

DOKWE1MIAVN7Y5CM

Entonces nos queda:

https://api.thingspeak.com/channels/1920193/feeds.json? 

API _Key: DOKWE1MIAVN7Y5CM

3.Entre feeds y .json, debemos incluir: /last

https://api.thingspeak.com/channels/1920193/feeds/last.json? 

API _Key: DOKWE1MIAVN7Y5CM

4.Enviamos esta última URL, obtenemos una página web con el siguiente texto:

{"created_at":"2022-11-18T22:08:02Z","entry_id":30,"field1":"0"}

Desarrollo de una App para envío de datos IoT.

Hola a todos.

Hoy os presento el desarrollo que he realizado para enviar datos a un servidor IoT desde una App.

Las pantallas de diseño son:

Pantalla para el envío de datos de apertura y cierre de una persiana:

Pantalla para el envío de datos de apertura y cierre de un riego:

Como podemos ver en las imágenes, la Screen 1 corresponder a un canal de datos para una persiana y la Screen 2 para un riego.

Ambas pantallas tienen:

• Una etiqueta o label para informar.
• Dos botones para enviar un 1 o un 0.
• Dos web viewer, el primero para enviar los datos al canal IoT y el segundo para obtener la gráfica del canal.
• Un botón para desplazarse al otro canal.
  

 Los bloques de programación para la primera pantalla son:

Los bloques de programación para la segunda pantalla son:

Con el botón ON, enviamos la URL de la API de escritura con un 1 al final.

Ej. del canal persiana: https://api.thingspeak.com/update?api_key=4C8TJK2X3RX4A5GN&field1=1

Con el  botón OFF, enviamos la URL de la API de escritura con un 0 al final.

Ej. del canal riego: https://api.thingspeak.com/update?api_key=R1D9CGRAQMEDBVG1&field1=0

Con el Botón Screen... nos cambiamos de pantalla y, con ello, de canal IoT.

Agitando el acelerómetro, también cambiamos de pantalla.

IoT - Internet of Things - Internet de las Cosas

Hola a todos.

A continuación vamos a hacer un ejercicio práctico de una de las aplicaciones actuales de las radiocomunicaciones: Internet de las Cosas.

IoT viene del inglés "Internet Of Things", es decir, "Internet de las cosas", pero... ¿Qué es exactamente? ¿Por qué está tan de moda ahora? ¿Qué aplicaciones tiene? ¿qué tecnologías hay disponibles?

La definición de IoT podría ser la agrupación e interconexión de dispositivos y objetos a través de una red (bien sea privada o Internet), dónde todos ellos podrían ser visibles e interaccionar. Respecto al tipo de objetos o dispositivos podrían ser cualquiera, desde sensores y dispositivos mecánicos hasta objetos cotidianos como pueden ser el frigorífico, el calzado o la ropa. Cualquier cosa que se pueda imaginar podría ser conectada a internet e interaccionar sin necesidad de la intervención humana, el objetivo por tanto es una interacción de máquina a máquina, o lo que se conoce como una interacción M2M (machine to machine).

Los servidores de IoT, actúan de intermediarios entre sensores/interruptores y los actuadores, es decir, un sensor/interruptor manda un dato o señal al servidor Iot en la nube, y el actuador conectado recoge ese dato o señal, para actuar según este programado.

Vamos a crear en el servidor IoT thingspeak dos canales, uno para riego y otro para persianas.

Canal persiana:

Para inscribir un 1 o alto, mandamos la siguiente URL: https://api.thingspeak.com/update?api_key=4C8TJK2X3RX4A5GN&field1=1

Para inscribir un 0 o bajo, mandamos la siguiente URL: https://api.thingspeak.com/update?api_key=4C8TJK2X3RX4A5GN&field1=0

Después de mandar datos tenemos este gráfico:

URL del gráfico de los datos del canal persiana para siempre: https://thingspeak.com/channels/1920193/charts/1?bgcolor=%23ffffff&color=%23d62020&dynamic=true&results=60&type=line&update=15

Para insertar una web en el blog:<iframe width="560" height="315" src=https://thingspeak.com/channels/1920193/charts/1?bgcolor=%23ffffff&color=%23d62020&dynamic=true&results=60&type=line&update=15frameborder="0" allowfullscreen></iframe>

Canal Riego:

Para inscribir un 1 o alto, mandamos la siguiente URL: https://api.thingspeak.com/update?api_key=R1D9CGRAQMEDBVG1&field1=1

Para inscribir un 0 o bajo, mandamos la siguiente URL: https://api.thingspeak.com/update?api_key=R1D9CGRAQMEDBVG1&field1=0

Después de mandar datos tenemos este gráfico:

URL del gráfico de los datos del canal persiana para siempre: https://thingspeak.com/channels/1921538/charts/1?bgcolor=%23ffffff&color=%23d62020&dynamic=true&results=60&type=line&update=15

Ejercicios de ICT con referencias de los elementos

Hola a todos.

Hoy vamos a realizar los cálculos de otra ICT con el siguiente esquema:

Debemos hallar el cálculo de perdidas en la red de reparto del edificio de cuatro plantas y cuatro viviendas por planta que estamos diseñando hasta las tomas.

Primero se diseña la red, con un derivador por planta con cuatro salidas, en la red de distribución y un PAU-Reparto de 5 salidas en el registro de terminación de red, de las que inicialmente se conecta tres, alimentado cada una de las tomas previstas. La otras dos se cierran con cargas de 75 ohmios. En cuanto a las tomas se han seleccionado tomas separadas con dos salidas Radio y Televisión.

Seguidamente se realiza la selección de componentes, poniendo especial cuidado en las referencias de los derivadores, colocando en cada nivel o planta el dispositivo adecuado. Para el coaxial se ha seleccionado un tipo estándar, con malla e hilo de cobre.

Ahora, consultando las atenuaciones que presentan los dispositivos seleccionados en sus características y aplicándolas correctamente se calculan las perdidas.

Referencia para el cable:

Referencia para los derivadores:

Nota perdidas de inserción son lo que conocíamos como perdidas de paso.

Referencias para los PAU:

Referencias para las tomas:

5232, perdidas de 1 dB.

Realizaremos los cálculos a partir de la siguiente hoja de cálculo haciéndola nuestra... aplicando formulas.

El resultado es:

Par calcular el nivel de salida del equipo de cabecera, cogemos la atenuación más desfavorables y despejamos la siguiente ecuación:

Nivel mínimo TV = 50 = Nc - 38,5

Despejando Nc = 50 + 38,5 = 88,5 dB