Transmisión De Audio, Video Y Datos Por Líneas De Transmision-plt.docx

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA INGENIERÍA ELECTRÓNICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES

TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA II PROYECTO FINAL TRANSMISIÓN DE AUDIO, VIDEO Y DATOS POR LÍNEAS DE TRANSMISION-PLT DOCENTE: Ing. Pedro Infante ESTUDIANTES:

CODIGOS:

ALTAMIRANO DIEGO

1134

CASA CRISTIAN

1119

ANDERSO TUFIÑO SEMESTRE: Cuarto “B” PERIODO ACADEMICO ABRIL 2018 – AGOSTO 2018

Tabla de Contenido

PORTADA....................................................................................................................................................... 1 1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................................... 1 2. OBJETIVOS................................................................................................................................................. 1 2.1.

OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................................... 1

2.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................ 1

3. MATERIALES Y EQUIPOS ........................................................................................................................... 1 3.2. MATERIALES ....................................................................................................................................... 1 3.1.

EQUIPOS ........................................................................................................................................ 2

4. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................................... 2 5.

PROCEDIMIENTO ................................................................................................................................... 8 5.1

CÁLCULOS ...................................................................................................................................... 9

6.

CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 11

7.

RECOMENDACIONES ........................................................................................................................... 11

8.

ANEXOS ............................................................................................................................................... 14

9.

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................................... 12

1. INTRODUCCIÓN El presente proyecto tiene como fin diseñar un circuito con elementos concentrados, el cual permita transmitir una señal de audio y video a través de líneas PLT, utilizando así los conocimientos obtenidos a lo largo del semestre en la materia de Teoría Electromagnética II.

2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar un circuito con elementos concentrados que permita la transmisión de audio y video por línea PLT mediante la adaptación de impedancias. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Implementar un circuito que permita la transmisión de audio y video por medio de línea PLT. - Realizar el acoplamiento de impedancias en cada uno de los circuitos adaptadores para que la señal pueda ser transmitida y recibida respectivamente.

3. MATERIALES Y EQUIPOS 3.2. MATERIALES •

2 Condensadores de 0.01μF a 450 V.

•

2 Transformador de acople (Bobinas 1mH).

•

2 plaquetas perforadas.

•

2 Conectores para cable coaxial de 75 ohmios.

•

3 Metros de Cable Coaxial.

•

3 Metros de Cable Gemelo.

•

2 Conectores de Enchufe.

•

Cautín y Estaño.

•

1 Fusible 1Ma

•

1 Porta fusibles

•

4 borneras de 2 pines

1

3.1.

EQUIPOS

•

Equipo Emisor (VHS).

•

Equipo Receptor y Demodulación (Televisor).

•

Circuito para el Acople.

4. MARCO TEÓRICO PLT (Comunicaciones en línea de potencia) PLC es el acrónimo de Power Line Comunication que traducido al español vendría a ser Comunicación por la Línea Eléctrica, también conocida por: PLT (Power Line Transmition/Telecomunicaciones), DPL (Digital Power Line) en sus inicios o bien como es llamada en Estados Unidos, BPL (Broadband Power Line) es una tecnología que permite ofrecer servicios de telecomunicación a través de la red de suministro de energía eléctrica. Se trata por lo tanto de transmisión por cables paralelos de cobre usando como línea de transmisión el coloquialmente conocido “cable eléctrico” que ha sido pensado para transportar energía en vez de señales con mensajes de información. Esta tecnología posibilita la transmisión de voz y datos a través de una infraestructura ya desplegada, los cables eléctricos, permitiendo convertir los tomacorrientes convencionales en conexiones a los servicios de telecomunicaciones más avanzados (Telefonía, Video, Internet de Alta Velocidad, Domótica, etc.)

SISTEMA DE POTENCIA DE ENERGÍA ELÉCTRICA Un sistema de potencia de energía eléctrica tiene cuatro componentes principales: generación, líneas de transmisión, subestaciones y el sistema de distribución (Grainger y Stevenson, 2003). Los avances en PLT usan actualmente las redes de distribución secundaria que operan a niveles de voltaje denominados de baja tensión (LV), pero también están explorando con sistemas de media tensión (MV), es decir, con circuitos primarios. Una línea de energía eléctrica tiene cuatro parámetros que afectan su capacidad para cumplir su función como parte de un sistema de potencia: resistencia, inductancia, capacitancia y conductancia. Estos mismos parámetros son de suma importancia para la determinación de las propiedades del canal de PLT usado para transportar señales de telecomunicaciones. Los valores de resistencia aumentan 2

considerablemente con la frecuencia; en cambio, los valores de inductancia y capacitancia son prácticamente independientes de la frecuencia.

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Propagar señales de baja frecuencia (60Hz) es bastante sencillo y predecible el comportamiento de la línea de transmisión. Sin embargo, al propagar las señales a altas frecuencias (1-30 MHz) las características de las líneas de transmisión se vuelven más complicadas y su comportamiento es algo peculiar.

INDUCTANCIA Con base en la teoría y formulación conocidas para análisis de Sistemas de Potencia, y cálculos de Líneas de Transmisión, la inductancia total de la línea monofásica por unidad de longitud, conocida como Inductancia por milla de malla, se puede calcular como: 𝐿 = 4 × 10−7 ln(

𝐷 𝑟𝑒 −1/4

)

CAPACITANCIA La capacitancia para una línea de transmisión aérea por unidad de longitud se puede calcular como:

Donde k es la permitividad del material que rodea el conductor y k0 = 8,85 x 10-12 F/m es la permitividad para el espacio libre. La separación entre conductores es D, y r es el radio exterior del conductor. RESISTENCIA La resistencia de los conductores es una de las causas más importantes en la pérdida de potencia de las líneas de transmisión. Cuando se habla de resistencia se hace referencia a la resistencia efectiva. La resistencia efectiva de un conductor es:

3

Dónde: •

P es la pérdida de potencia en el conductor en watts

•

I es la corriente efectiva en amperios.

CABLE COAXIAL

Es un cable eléctrico compuesto de un conductor interno encapsulado en una capa tubular aislante con una constante dieléctrica alta, todo recubierto por una capa conductora (lo que comúnmente llamamos malla) y finalmente envuelto por otra capa aislante. Como el propio nombre indica gracias a esta estructura el conductor interno y externo se mantendrán siempre en el mismo eje. Los cables coaxiales nos ofrecen una atenuación mucho menor que los cables de pares, e incluso dentro de los coaxiales según sus parámetros unos serán mucho mejores que otros. Los parámetros principales son: 

Diámetro externo del conductor interno.



Diámetro interno del conductor externo.



La constante dieléctrica, es decir, la Permitividad 𝜖

4

IMPEDANCIA DE CABLE COAXIAL Generalmente se usan cables de 75O para televisión y 50O para el resto esto es debido a que a finales de los años 20 en los laboratorios Bell se hicieron una serie de pruebas para determinar a qué impedancia se obtenían unos resultados más óptimos para alta potencia, alto voltaje y baja atenuación y obtuvieron la conclusión de que los valores más adecuados eran 33, 60 y 77O respectivamente. CARTA SMITH La carta Smith es un diagrama polar especial que contiene círculos de resistencia constante, círculos de reactancia constante, círculos de relación de onda estacionaria constante y curvas radiales que representan los lugares geométricos de desfase en una línea de valor constante. La carta Smith es una poderosa herramienta grafica que nos permitirá realizar este proyecto, pues esta carta es usada para relacionar un coeficiente de reflexión complejo con una impedancia compleja. Con el uso de la carta Smith obtendremos los valores necesarios de los componentes eléctricos que se implementaran en el circuito para acoplar la señal de transmisión al cableado eléctrico y extraer de la misma manera la señal en el dispositivo que sintonizara la señal transmitida. Para aplicar la carta Smith es necesario conocer la frecuencia en la que el canal que sintonizara la señal opera, utilizando este valor de frecuencia se seleccionara los componentes para la transmisión. La carta Smith será de gran utilidad para acoplar las líneas de transmisión, pues facilita obtener los valores que son requeridos para el acoplamiento, pues no será necesario aplicar cálculos complejos para la elaboración del circuito de transmisión.

TRANSFORMADOR

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida.

5

TRANSMISIÓN DE AUDIO, VIDEO Y DATOS POR LÍNEAS DE TRANSMISIONPLT

FUNCIONAMIENTO DE CADA COMPONENTE MODULADOR RF El modulador nos permite convertir la señal de audio y video en una señal RF es decir combina las dos señales en una sola, la misma que transmite mediante el cable coaxial. Las frecuencias de salida del modulador están en orden de los 60 MHz en video y 63 MHz en audio.

6

SISTEMA DE ACOPLE En el circuito podemos encontrar un capacitor el cual nos ayuda a corregir las variaciones de frecuencia y el inductor el cual ratifica y purifica la señal.

Figura1. Circuito acoplador

TELEVISOR El televisor actúa como un receptor de la señal de audio y video, por el cual se podrá visualizar lo que se está siendo transmitido por el emisor en este caso el VHS, si se observa una imagen clara quiere decir que el circuito acoplador funciona de una manera correcta ya que si las dos impedancias están adaptadas de una forma correcta. BANDAS DE OPERACIÓN PARA AUTORIZACIONES TEMPORALES DE TDT Con Resolución N2 RTV-038-02-CONATEL-2012 de 25 de enero de 2012, el CONATEL identificó las bandas y canales para la implementación de la Televisión Digital Terrestre en el Ecuador, de acuerdo al siguiente detalle Para el servicio de televisión se establecen las siguientes bandas de frecuencias; a) Televisión VHF Banda I: de 54 a 72 MHz y de 76 a 88 MHz Banda III: de 174 a 216 MHz b) Televisión UHF Banda IV: de 500 a 608 MHz y de 614 a 644 MHz Banda V: de 644 a 686 MHz

7

CANALIZACIÓN DE LAS BANDAS Las bandas de frecuencias se dividen en 42 canales de 6 MHz de ancho de banda cada uno, de la siguiente manera:

5. PROCEDIMIENTO a. Armar el circuito acoplador con elementos concentrados en cada una de las placas perforada soldando con estaño y cautín. b. Cortar cable coaxial en dos, pelar ambos extremos de cada uno y colocar el conector en uno de los extremos de cada uno. c. El extremo sin conector de cada cable se debe unir al circuito acoplador correctamente mediante las borneras. d. Dividir el cable conductor en dos y colocar un enchufe en un extremo de cada cable. e. Unir el extremo sin enchufe de cada cable correctamente al circuito acoplador. f. Conectar cada cable coaxial, uno a la TV y otro al DVD/VHS. g. Conectar los enchufes de 120V en la misma línea de corriente de tal manera que pueda existir transmisión. h. Esperar y verificar el funcionamiento del circuito acoplador. i. Encender los aparatos y sintonizar en la televisión el canal 3.

8

5.1

CÁLCULOS

9

CARTA SMITH

10

6.

CONCLUSIONES • Se consiguió transmitir la señal de Audio y Video por medio de la línea de potencia de una aula de la Facultad de Informática y Electrónica, realizando el acoplamiento de circuitos con elementos concentrados y aplicando los conocimientos adquiridos en la materia de Teoría Electromagnética II. • Para transmitir dicha señal de audio y video fue necesario realizar una serie de pasos y cálculos, de esta manera conseguir un buen acoplamiento con el circuito transmisor y el circuito receptor. • Notamos que hay varios factores que pueden influir en la reflexión de la señal, uno de ellos puede ser el ruido o el mal acoplamiento de los elementos concentrados. • Podemos concluir que por medio de la línea de potencia es totalmente posible la transmisión de audio y video, y que con un buen diseño de la línea de transmisión se podría enviar información a diferentes lugares; este proceso podría ser empleado en empresas donde es necesario la comunicación inmediata. • Cuando más elementos se encuentran conectados en el cableado eléctrico mayor será el flujo de corriente por el mismo y podrían existir mayores pérdidas de la señal produciéndose la reflexión, para ello se coloca fusibles para no dañar los materiales.

7.

RECOMENDACIONES 

Antes de adquirir y montar los implementos para formar la línea de transmisión se debe tener los conocimientos previos para realizar los cálculos y poder ensamblar correctamente el circuito.



Tener mucho cuidado con la manipulación de los elementos concentrados, el transmisor y receptor de la señal, ya que estos suelen ser de mucho cuidado y un pequeño error puede arruinar la línea de Transmisión.



Al adquirir los elementos necesarios para realizar su diseño, verificar que cada uno de ellos sea el correcto y que se encuentren funcionando debidamente, porque en el caso que uno falle no se podrá transmitir la señal por l línea de potencia.

11

• Por seguridad al realizar alguna modificación del circuito o verificación, siempre desconectar de la línea de potencia o a su vez desconectar la fuente de energía. • Colocar fusibles en el cable que conecta con la línea de potencia, de esta manera si hay algún motivo de reflexión y la señal se regresa, o a su vez hay alguna anomalía en la línea de potencia, este pueda proteger los materiales e implementos y no ser dañados. 8.

ANEXOS

Figura 1. Implementación del circuito

Figura 2. Soldadura de los elementos en la placa

12

Figura 3. Conversor de HDMI a RCA

Figura 4. Modulador RF

13

9. BIBLIOGRAFÍA    

(s.f.). Recuperado el 22 de Julio de 2016, de Centro Integrado de Formación Profesional : http://www.cifp-mantenimiento.es/elearning/index.php?id=1&id_sec=7 (s.f.). Recuperado el 22 de Julio de 2016, de http://www.cartagena99.com/recursos/electronica/apuntes/CH9ST_We b.pdf Bravo, L. (2002). Recuperado el 22 de Julio de 2016, de http://www.ft.unicamp.br/~leobravo/Gerais/4-LINEAS1.pdf Univirtual. (s.f.). Recuperado el 22 de Julio de 2016, de http://univirtual.utp.edu.co/pandora/recursos/1000/1111/1111.pdf

14