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Timestamp: 2017-02-22 14:17:48+00:00

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1.1 PROTOCOLO IEEE 488.2 GPIB 1.1.1 Evolución y Situación Actual. El Hewlett-Packard Instrument Bus (HP-IB) es un estándar bus de datos digital de corto rango desarrollado por HewlettPackard en los años 1970 para conectar dispositivos de prueba y medida (por ejemplo multímetros, osciloscopios, etc.) con dispositivos que los controlen como un ordenador. Otros fabricantes copiaron en HP-IB, llamando a su implementación General-Purpose Instrumentation Bus (GP-IB). En 1978 el bus fue estandarizado por el Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) como el IEEE-488 (488.1).
El IEEE-488 permite que 15 dispositivos inteligentes compartan un simple bus, con el dispositivo más lento determinando la velocidad de transferencia. La máxima velocidad de transmisión está sobre 1 Mbps.
Las 16 líneas que componen el bus están agrupadas en tres grupos de acuerdo con sus funciones: bus de datos, bus de control de transferencia de datos y bus general. Algunas de ellas tienen retornos de corrientes comunes y otras tienen un retorno propio, lo que provoca un aumento del número de líneas totales.
Además del IEEE otros comités han adoptado el HP-IB. El American National Standards Institute (ANSI) lo llama ANSI Standard MC 1.1, y para la International Electrotechnical Commission (IEC) es el IEC Publication 625-1. En junio de 1987 el IEEE aprobó una revisión del estándar para instrumentos programables llamado IEEE-488-1987 (488.2), en él se definieron códigos, formatos, protocolos y comandos comunes para todos los instrumentos, como por ejemplo la adopción del formato de comandos SCPI (Standard Commands for Programmable Instruments) que estructura las órdenes a los dispositivos de forma coherente, permitiendo, la sustitución de instrumentos de distintos fabricantes con mínimos cambios.
En paralelo a la evolución del bus GPIB la IEC (International Electronic Comisión), responsable de la estandarización fuera de los Estados Unidos, aprobó el estándar IEC625.1. Este protocolo empleaba un conector DSUB de 25 pines, a diferencia del IEEE-488.1 que empleaba uno similar al Centronics pero de 24 1
terminales. Ésta última versión es la que se emplea hoy día, pero siguen existiendo adaptadores de 25 a 24 terminales, con el fin de evitar la obsolescencia de determinados instrumentos.
Figura 1. Evolución del estándar IEEE 488
Fuente: National Instruments
En resumen, se consideraran los siguientes elementos o conceptos más relevantes y específicos, involucrados en un equipo red de instrumentación mediante el protocolo GPIB: • • • • • Controlador del equipo controlador activo. Dispositivos conectados al bus. Dispositivo fuente. Dispositivos destino. Comandos y funciones.
1.1.2 Elementos Principales de un Sistema GPIB. Son tres elementos que componen un sistema GPIB, cada uno cumple funciones distintas, lo que no significa, que un elemento no pueda en un momento dado, cumplir las funciones de dos elementos. A continuación se explica cada componente. • Receptores, Transmisores y Controladores. Los dispositivos GPIB pueden ser Transmisores, Receptores y/o controladores. Un transmisor (talker) envía mensajes de datos a uno o más receptores (listener). El controlador (controller) administra el flujo de información en el bus GPIB enviando comandos a todos los dispositivos. Un analizador de espectro, por ejemplo, es un receptor y transmisor también. GPIB es como un bus ordinario de un computador, excepto que un computador tiene sus tarjetas interconectadas en un mismo plano, mientras que GPIB tiene dispositivos separados interconectados por cables standard. 2
Figura 2. Bus GPIB
Fuente: Autor del libro
El papel del controlador GPIB es comparado con el papel de la CPU en un computador, pero una mejor analogía es la comparación del controlador con la central de conmutación de un sistema telefónico de una ciudad. La central conmutadora (controlador) monitorea la red de comunicaciones (GPIB). Cuando la central (controlador) nota que un abonado (dispositivo) quiere realizar una llamada (enviar un mensaje de datos), el conecta el que llama (transmisor) con el que recibe la llamada (receptor).
Figura 3. Configuración Híbrida (Estrella y Bus) de un Sistema GPIB
Fuente: Conexión de Instrumentos de Medida Con Gpib
El controlador usualmente direcciona (habilita) un transmisor y un receptor antes que el transmisor pueda enviar sus mensajes al receptor. Después de que el mensaje es transmitido, el controlador pueda direccionar otros transmisores y receptores.
Algunas configuraciones GPIB no requieren un controlador. Por ejemplo, un dispositivo que es siempre un transmisor, conocido como dispositivo únicotransmisor, es conectado a uno o más dispositivos único-receptor. Un controlador 3
es necesario cuando el transmisor o receptor direccionado debe ser cambiado. La función del controlador es usualmente realizada por un computador. Un computador con el hardware y software apropiado podría desarrollar los papeles de transmisor/receptor y controlador.
Figura 4. Conexión GPIB de un PC y dos instrumentos de laboratorio
El Controller-In-Charge y Sistema Controlador. Aunque puede haber múltiples controladores en un sistema GPIB, en cualquier momento solo un controlador es el controller-in-charge (CIC), es algo en español como, controlador encargado o principal. Un controlador activo puede pasar de ser un CIC a un controlador en espera. Solo el sistema controlador puede convertirse en CIC.
Figura 5. Sistema GPIB
Fuente: Interfacebus
1.1.3 Protocolo de Transferencia del bus GPIB IEEE 488*. La interfaz GPIB consta de 16 líneas. Las 8 restantes del bus corresponden a líneas de retorno a tierra. De las 16 líneas, 8 son de datos (1 byte) y 8 para mensajes de control y 4
estados de los dispositivos. De estas últimas 8 líneas, 3 son para el control de transferencia de datos (handshake) y 5 para el control general de la interfaz. La figura 6 muestra la estructura de las líneas del bus.
Figura 6. Líneas y señales GPIB
• Líneas de Datos. Las 8 líneas de datos DIO1-DIO8 pueden transportar tanto datos como comandos. El estado de la línea ATN determina si la información son datos o comandos. Si está a nivel bajo son órdenes o direcciones, y si está a nivel alto son datos. Todos los comandos y la mayoría de datos emplean 7 bits codificados en ASCII o ISO, en este último caso el octavo bit se emplea para paridad o no se emplea. • Líneas de Control de Transferencia HandShake. Estas tres líneas realizan el control asíncrono de las transferencias de los mensajes en forma de byte entre los dispositivos. El proceso es conocido como 3-wire interlocked handshake, algo en español como 3-cables entrelazados bloqueantes. Este proceso garantiza que la transmisión y la recepción se realicen sin errores, debido a que en las transferencias de información pueden haber varios destinos o receptores, esto hace necesario líneas independientes para indicar aceptación de datos (DAV) y finalización del ciclo actual (NRFD). Las líneas son: NRFD (Not Ready For Data): un escuchador activa esta línea cuando no esta preparado para la recepción de datos. Tendrá valor bajo cuando todos los 5
receptores diseccionados estén listos para recibir datos. Se realiza la función OR cableada de las salidas NRFD de los receptores direccionados. Siendo necesario que todos estén preparados (todas las salidas NRFD a bajo) para que la línea NRFD se ponga a bajo. NDAC (Not Data Accepted): en estado alto indica que algún receptor direccionado no ha aceptado todavía los datos enviados. Un estado bajo indica que todos los receptores activos han aceptado los datos. Nuevamente se realiza la función OR cableada de todas las salidas NDAC de los receptores activos. DAV (Data Valid): indica cuándo las señales en las líneas de datos son estables (válidas) y pueden ser aceptadas con seguridad por los dispositivos. El controlador envía la línea DAV cuando envía comandos y los transmisores conducen la línea DAV cuando envían mensajes de datos. • Líneas de Control General de la Interfaz. Estas cinco líneas controlan el flujo de información a través de la interfaz. IFC (Interface Clear): El controlador activa esta línea para inicializar el bus interrumpiendo el proceso que se estaba realizando. Se deshabilita al transmisor y a los receptores activos, quedando todos inactivos. El controlador asume el mando del bus. Todos los dispositivos deben responder a esta línea en cualquier instante. SRQ (Service Request): cualquier dispositivo puede conducir una línea SRQ asíncronamente para solicitar un servicio del controlador. ATN (Attention): el controlador envía una línea ATN en alto cuando usa las líneas de datos para enviar comandos, y envía una línea ATN en bajo para que un transmisor pueda enviar mensajes de datos. REN (Remote Enable): el controlador envía la línea REN, para colocar los dispositivos en modo de programación local o remota. EOI (End or Identify): la línea EOI tiene dos propósitos. El transmisor usa la línea EOI para marcar el final del mensaje y con ATN en alto, identifica las respuestas de los dispositivos en un testeo paralelo. • Tipos de Mensajes GPIB. Los dispositivos GPIB se comunican con otros dispositivos GPIB enviando mensajes dependent-device o mensajes dependientes del dispositivo y mensajes de gestión a través de la interfaz. 6
Mensajes Device - Dependent. A menudo llamados datos o mensajes de datos, contienen información de un dispositivo específico, como instrucciones de programación, resultados de mediciones, estatus del instrumento y archivos de datos. Mensajes de Gestión. Controlan los mensajes a través del bus. Usualmente llamados comandos o mensajes de comandos. Los mensajes de gestión funcionan como las funciones que inicializan el bus, habilitan y deshabilitan dispositivos, y ajustan los dispositivos en modo de programación remota o local. Los comandos más comunes se enuncian en la siguiente tabla.
Tabla 1. Comandos GPIB más comunes Mnemonic *IDN? *RST *TST? *OPC *OPC? *WAIT *CLS *ESE *ESE? *ESR? *SRQ *SRQ? Group System Data Internal Operations Internal Operations Synchronization Synchronization Synchronization Status and Event Status and Event Status and Event Status and Event Status and Event Status and Event Description Solicita la Identificación Reset Solicita un Auto-Test Operation Completa Solicitud de Operación Completa Espera a Completar Limpia el Estatus del Bus Habilita un Evento de Estatus Solicita la Habilitación Evento de Estatus Solicita el Registro Evento de Estatus Habilita una Solicitud de Servicio Solicita la Habilitación de una Solicitud de Servicio Solicita el byte de Lectura de Estatus
*STB? Status and Event Fuente: National Instruments
1.1.4 Transferencia de Datos y Cronograma. El estándar IEEE 488.2 establece un “handshake” de 3 líneas de control de datos. La introducción de esta lógica negativa permite la implementación de la función lógica AND mediante cableado. De esta forma, no se transmiten datos hasta que no esté listo el receptor (listener) más lento, y queda asegurado que la transmisión sea lo suficientemente lenta como para que al receptor más lento le dé tiempo a aceptar el dato.
La línea NRFD es controlada por cada receptor e indica si cada uno de ellos no está listo (nivel bajo) o lo está (nivel alto) para recibir datos. La línea DAV es 7
controlada por el transmisor e indica si los datos en las líneas de datos (DIO) son correctos y, en consecuencia, pueden ser aceptados por los receptores. Finalmente, la línea NDAC es controlada por cada receptor para indicar que no ha recibido los datos (nivel bajo) o que los ha recibido (nivel alto).
La figura 7 muestra el diagrama de tiempos de operación. En principio, el transmisor comprueba que las líneas NRFD (Not Ready For Data) y NDAC están a nivel bajo. La primera indica que no todos los receptores están listos para recibir datos y la segunda indica que no han aceptado ningún nuevo byte. Observar que la línea NRFD no pasa a nivel alto hasta que todos los receptores están listos. Una vez que el transmisor ha detectado que la línea NRFD está a nivel alto y transcurre cierto retardo, necesario para dar tiempo a estabilizar los niveles de los datos que envía a los receptores, pone la línea DAV a nivel bajo indicando que los datos que envía son válidos (instante 3). Se transfiere así un byte de datos.
El receptor más rápido pone la línea NRFD a nivel bajo con el fin de indicar que no está listo para recibir otro byte (instante 4). Los demás harán lo mismo cada uno a su ritmo. Es decir, el receptor más rápido indica al equipo que no mande más información porque él ha tomado ya la que había y tiene que aceptarla o procesarla (es posible que se requiera de él una respuesta).
Finalmente, los receptores van aceptando el byte poniendo a nivel alto sus líneas NDAC. Cuando todos han aceptado los datos (instante 6), la línea pasa a nivel alto, el transmisor lo detecta y pone la línea DAV a nivel alto para indicar que ya no valen los datos (instante 7). El primer receptor que detecta que la línea DAV ha pasado a nivel alto pone la línea NDAC a nivel bajo (instante 8). El transmisor pondrá otros datos nuevos en las líneas DIO y comienza otro nuevo ciclo.
Figura 7. Diagrama de Tiempos de Operación
Fuente: Instrumentos Electrónicos Programables
1.1.5 Características Eléctricas del sistema GPIB. El bus de transmisión de datos de GPIB es de 8 bits en paralelo, y lógica negativa con niveles TTL estándar (cierto si el voltaje es < 0.8 V y falso si el voltaje es > 2.0 V). Los conectores tienen el aspecto típico mostrado en la siguiente tabla:
Tabla 2. Conector GPIB y Asignación de Señales MANAGEMENT LINES Pin No. DATA LINES Pin No. DIO1 DIO2 DIO3 DIO4 DIO5 DIO6 DIO7 DIO8 1 2 3 4 13 14 15 16 HANDSHAKE LINES Pin No. DAV NRFD NDAC Fuente: Instrumentos Electrónicos Programables 6 7 8 IFC REN ATN SRQ EOI 9 17 11 10 5
Figura 8. Dimensiones Mecánicas del Conector GPIB
Para que el bus GPIB alcance la velocidad de transmisión para el que fue diseñado, deben cumplirse los siguientes requisitos: • • • Puede haber un máximo de 15 dispositivos conectados al bus, y al menos dos tercios de ellos deben estar encendidos. La separación máxima entre dos dispositivos es 4 m, y la separación promedio en toda la red debe ser menor de 2 m. La longitud total de la red no debe exceder los 20 m.
Tabla 3. Características Eléctricas GPIB Tipo de Señal Valor Digital Entrada de Alto Voltaje VIH = 3.4 volts nominal, 2.4 volts mínimo Entrada de Bajo Voltaje VIL = 0.22 volts nominal, 0.4 volts máximo Entrada de Corriente Alta IIH = 2.5mA máximo Entrada de Corriente Baja VIL = -3.2mA máximo Salida de Alto Voltaje VOH = 3.4 volts nominal, 2.5 volts mínimo Salida de Bajo Voltaje VOL = 0.22 volts nominal, 0.5 volts máximo Salida de Corriente Alta IOH = -5.2mA máximo Salida de Corriente Baja IOL = 48mA máximo Fuente: Intefacebus
1.1.6 Hardware Disponible para Sistemas GPIB. Un sistema típico constará de un ordenador con una tarjeta controladora GPIB, más los instrumentos (compatibles con IEEE 488, obviamente). Existen tarjetas GPIB para prácticamente todos los ordenadores presentes en el mercado (PC, Macintosh, estaciones Sun, Silicon Graphics, DEC Alpha, HP RS/6000, etc). En el caso concreto del PC, las controladoras GPIB pueden conectarse al bus ISA, PCI, PCMCIA (portátiles), USB, Ethernet, Firewire, y los puertos serie y paralelo. Existen asimismo adaptadores para los estándares de comunicación RS-232 y RS-485. La figura 8 muestra una tarjeta GPIB PCII/IIA de tecnología ISA de National Instruments empleada para la realización de este proyecto.
Figura 9. Tarjeta GPIB PCII/IIA, para PC de National Instruments
Fuente: Auto del Libro
Selección de DMA
Figura 10. Esquema de la Tarjeta GPIB PCII/IIA, para PC de National Instruments
Selección del Modo de Operación de GPIB-PC/IIA. La tarjeta GPIB-PCII/IIA es diseñada para funcionar tanto como tarjeta GPIB-PCII o GPIB-PCIIA. Para cambiar el modo de operación de la tarjeta, se emplea el interruptor 9 en el bloque de interruptores U2. Para seleccionar el modo GPIB-PCII, pulse el interruptor hacia el lado etiquetado con PCII. Para seleccionar el modo GPIB-PCIIA, pulse el interruptor hacia el lado etiquetado con PCIIA.
Figura 11. Selección de Modo de Operación
Configuraciones de Interruptores y Jumpers. La tabla 4 muestra la configuración de fábrica y la disponible, para interruptores y jumpers en el modo GPIB-PCII.
Tabla 4. Configuraciones de fabrica y disponibles para modo GPIB-PCII GPIB-PCII Fabricante Disponible Dirección I/O (hex) 2B8 000 a 3F8 Canal DMA 1 1,2,3 y no usado Línea de Interrupción (IRQ) 7 2,3,4,5,6,7 y no usado Modo 7210/9914 7210 7210 y 9914 Tierra Conectada Conectada, desconectada Fuente: National Instruments
Selección de Modo 7210/9914. La tarjeta GPIB-PCII/IIA puede emular muchas tarjetas IEEE-488 que usen el chip controlador GPIB TI 9914A así como el chip 7210. Use el interruptor 8 en el bloque de interruptores U2 para seleccionar tanto el modo TI9914A o el modo NEC7210.
Figura 12. Selección de Modo 7210/9914
Selección de Dirección I/O del modo GPIB-PCII. La dirección de I/O del GPIBPCII se ajusta con los interruptores U2, de las líneas de dirección A3 hasta la A9. Las direcciones comprenden cualquier múltiplo de 8 entre 000 y 3F8 hexadecimal.
Figura 13. Configuración del dipswitch para el direccionamiento del modo GPIB-PCII
Selección de Interrupción y Canal DMA. Solo en el modo GPIB-PCII/IIA se habilita la opción de emplear cualquiera de las seis líneas de interrupciones disponibles en el PC, así mismo, la tarjeta GPIB-PCII/IIA posee la modalidad de compartir interrupciones con otros dispositivos que poseen la misma modalidad. La selección de cualquiera de los tres canales DMA (Direct Memory Access), es solo disponible en el modo GPIB-PCII/IIA. 15
Figura 14. Configuración de Interrupción y Canal DMA, de Fábrica
Configuración Tierra. En la tarjeta GPIB-PCII/IIA el fabricante coloca una tierra lógica puenteando los conectores tierra.
1.1.7 Programación GPIB. La estructura genérica de programación de un sistema GPIB se muestra en la figura 15
Figura 15. Estructura de Programación de un sistema GPIB
LabVIEW de National Instruments. LabVIEW es un programa muy versátil para el manejo de datos y permite una programación visual, así como una comunicación fluida con los diferentes componentes del sistema. LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) es un lenguaje poderoso 16
de instrumentación y análisis para PCs que corre bajo sistemas Microsoft Windows, estaciones Sun, SPARCStacions, computadoras Aplle Macintoch, PowerMac concurrente y estaciones de trabajo HP-UX.
Figura 16. Programación GPIB en LabVIEW
LabVIEW se distingue de la naturaleza secuencial de los lenguajes tradicionales de programación y provee un ambiente de programación gráfico con todas las herramientas necesarias para la adquisición, análisis y presentación de datos. Con este lenguaje gráfico de programación llamado "G", se puede programar utilizando una notación de diagramas de bloques, que es la notación de diseño natural para los ingenieros y científicos. Después de que se ha creado el programa con diagramas de bloques, LabVIEW lo compila en código de maquina. LabVIEW integra la adquisición, el análisis y la presentación de datos en un solo sistema. Para adquirir datos y controlar instrumentos, LabVIEW tiene funciones de RS232/485, IEEE 488 (GPIB), VXI y VISA (Virtual Instrument Software Architecture); y también soporta tarjetas insertables de adquisición de datos DAQ.
NI-488.2 de National Instruments. NI-488.2 es el nombre del software IEEE 488 de National Instruments. El software NI-488.2, ha sido el estándar de programadores por muchos años, es un driver de alta velocidad con varias utilidades que ayudan en el desarrollo y depuración de una aplicación. El driver NI488.2 tiene comandos de alto-nivel que automáticamente manipulan toda la administración del bus, debido a esto, tu no tienes que aprender detalladamente la programación del hardware GPIB o el protocolo IEEE 488.2. Los comandos de bajo nivel están también disponibles para máxima flexibilidad y funcionalidad.
El driver NI-488.2 fue el primer driver IEEE 488 de dispositivo recargable para computadores personales basado en MS-DOS. Es disponible para diferentes plataformas de computadores, incluyendo PS/2, Macintosh, Sun, DEC, HP y Silicon Graphics, corriendo bajo muchos sistemas operativos como DOS, Windows 3x, 9x, NT, XP, Mac OS, OS/2, UNIX, Solaris, OSF/1 e IRIX. La mayoría de compañías como IBM, Tektronix, Philips, LeCroy, Howtek, Sharp, Perkin-Elmer, 17
Instron, Bruel & Kjaer, Hitachi Nakawords y Advantest, emplean software NI-488.2. Driver de Subrutina Estructurada. El driver NI-488.2 es una subrutina estructurada. Este tipo de estructura incluye subrutinas especiales ya programadas por el creador. Se llama subrutina estructurada porque sus subrutinas son ejecutadas como rutinas o funciones desde el lenguaje de programación en el que la aplicación ha sido diseñada. National Instruments eligió una estructura de subrutina para el driver NI-488.2 tanto como una estructura de carácter I/O, esto fue elegido por otros fabricantes, puesto que la estructura de subrutina es mas rápida, fácil de manejar transferencias DMA, y usa una programación estructurada, jerárquica de estilo familiar para usuarios de modernos lenguajes de programación. National Instruments también ofrece un driver de carácter I/O, debido a que puede ser de gran ayuda para algunas aplicaciones. Las funciones del driver NI-488 tienen el siguiente formato: Ibfunction (ud,parameter list) Donde ibfunction es el nombre de la función, ud es la unidad descriptora para el dispositivo o tarjeta accesada por la función (por ejemplo, DM5008 o simplemente dmm para un multimetro digital Tektronix), y parameter list es la lista de argumentos para la función en particular (por ejemplo, un buffer y un contador para IBRD y ibwrt). La lista de parámetros varia levemente para cada lenguaje de programación, pero los nombres de las funciones son constantes. Hay algo más de 30 funciones NI-488 para cubrir todas las funciones de administración del bus IEEE 488.
El driver NI-488.2 contiene una serie de rutinas adicionales. Estas rutinas tienen el siguiente formato: Routine (borrad,parameter list) Donde routine es el nombre de la rutina NI-488.2 (por ejemplo, FindLstn), board es el numero de la tarjeta a la cual la rutina esta accesando, y parameter list es la lista de argumentos para la rutina en particular. Hay aproximadamente 20 rutinas NI-488.2, que cubren todas las funciones de administración del bus IEEE 488
NI-488.2 Programación Estructurada. Programas estructurados y jerárquicos usan subrutinas o funciones. Este es un estilo preferido y familiar para programadores que usan lenguajes compilados como Visual Basic, C, FORTRAN y PASCAL. 18
NI-488 Functions. El software NI-488 es diseñado para reunir una extensa gama de necesidades, desde aplicaciones de sencillas hasta las más sofisticadas tareas. NI-488.2 posee dos niveles de funciones, funciones de alto nivel para fácil uso y funciones de bajo nivel para máxima flexibilidad y funcionalidad. Ver anexo A. Alto Nivel. Las funciones de alto nivel ocultan el protocolo IEEE 488 automáticamente llamando una secuencia de NI-488.2. Las funciones de alto nivel accesan un dispositivo especifico y tiene en cuenta el direccionamiento y el protocolo de administración del bus para ese dispositivo. Tú también puedes construir tu propia función de alto nivel. Las funciones de alto nivel pueden combinar varias operaciones GPIB, como el de enviar un IFC y habilitar el acceso remoto (REN), en una subrutina. Bajo Nivel. Las funciones de bajo nivel te dan la flexibilidad de hacer un comando que controle múltiples dispositivos o cambiar el estatus de los instrumentos. Si tú comprendes GPIB. La tabla 5 muestra una comparación en Visual Basic de una función de bajo nivel y una de alto nivel realizando un testeo serial a un dispositivo especificado.
Tabla 5. Comparación de funciones NI-488 de alto nivel y bajo nivel en Visual Basic High-Level Function CALL ibrsp (dvm%, status%) Low-Level Function cmd$ = "?" + chr$(&H18) + "G!" CALL ibcmd (gpib0%, cmd$) status$ = space$(1) CALL ibrd (gpib0%, status$) cmd$ = "_?" + chr$(&H19) CALL ibcmd (gpib0%, cmd$) Fuente: National Instruments
Rutinas NI-488. Las rutinas NI-488.2 consisten en rutinas de alto nivel y bajo nivel. Más precisamente, estas rutinas pueden ser clasificadas en los siguientes grupos. Ver anexo B. Dispositivo Simple I/O Dispositivo Múltiple I/O Control Múltiple de Dispositivo 19
Administración del Bus Bajo nivel I/O
1.2 ANALIZADOR DE ESPECTRO El Analizador de Espectro es un instrumento que permite ver en un TRC en forma simple y rápida las frecuencias de las armónicas que componen una señal compleja, y además permite conocer la relación entre esas componentes, mediante bastones presentados en el TRC, cuya amplitud es proporcional a la amplitud de las armónicas. Un Analizador de Espectro permite hacer mediciones del índice de modulación de AM y FM y determinar sus componentes en frecuencia, hacer mediciones de Ruido y calcular el porcentaje de distorsión de una señal.
Figura 17. Representaciones Graficas de Mediciones en un Analizador de Espectro
Fuente: Medidas Electrónicas II
La representación de señales mediante este instrumento, nos presentará bastones con un bastón principal de mayor amplitud para la componente fundamental, y bastones a la derecha de ella, correspondientes a las armónicas.
Figura 18. Amplitud de Frecuencia Fundamental y sus Armónicas
Las alturas de esos bastones serán menores al de la fundamental y proporcionales a la amplitud de la armónica respectiva. En una onda sinusoidal pura aparecerá un único bastón correspondiente a la fundamental. Con este instrumento se puede llegar a frecuencias muy altas con gran precisión, pudiéndose ver hasta señales de gigahertz.
Figura 19. Señal Sinusoidal Pura
En el espectro de frecuencia, una señal modulada en amplitud se presenta con la fundamental y sus dos bandas laterales separadas. Con m=1, los bastones tienen una altura de la mitad de la portadora. Con m=0, sólo la portadora se verá. Con sobremodulación, además de la portadora y las bandas laterales, aparecerán frecuencias como consecuencia de la distorsión producida.
Figura 20. Señal Modulada en Amplitud
La figura 21 muestra la representación del espectro de frecuencias que componen una onda cuadrada.
Figura 21. Señal Onda Cuadrada
La figura 22 muestra la representación de una señal modulada en frecuencia por un tono sinusoidal simple. El ancho de banda y la cantidad de bandas laterales dependerá del índice de modulación y este de la señal modulante.
Figura 22. Señal de un Tono Sinusoidal
1.2.1 Clasificación de los Analizadores de Espectro. Espectro se pueden clasificar en:
Los Analizadores de
a. Analizadores de tiempo real o multicanal b. Analizadores de Sintonía Barrida, los cuales pueden ser de RF Sintonizados o Superheterodino.
Los de Tiempo real están constituidos por una serie de filtros pasabanda de frecuencias central corrida, de modo que cada filtro deja pasar sólo una banda, y el próximo deja pasar la banda siguiente. A continuación del filtro se encuentra un detector y un filtro pasabajo. La salida de cada detector se conecta a una llave electrónica barrida por la señal de barrido de las placas deflectoras horizontales. En la pantalla habrá señal vertical si la señal estudiada tiene componentes de frecuencia en cada uno de los filtros pasabanda. De no tener, cuando ese filtro sea conectado a la llave no habrá deflexión vertical. Debido a que la resolución dependerá del ancho de banda de cada filtro (a mayor resolución, menor ancho de banda), para tener un Analizador de buena resolución se necesitan una gran cantidad de filtros, y por lo tanto la banda total a analizar no podría ser muy grande. Este tipo de analizadores se usa sólo en baja frecuencia o frecuencias de Audio. El Analizador de Espectro de Sintonía Barrida por medio de RF sintonizado, tiene un único filtro pasa banda, pero de frecuencia central móvil, siendo desplazada esta frecuencia por medio de un generador de barrido que mueve la frecuencia central. Es similar al anterior, pero con un sólo filtro. 22
Diagrama 1. Diagrama de Bloques de un Analizador de Espectro
Tiene el inconveniente que como el Q del filtro es constante, para variar la frecuencia central tiene que variar el ancho de banda, y por lo tanto su resolución, con lo cual en rango de alta frecuencia la resolución se degrada.
Una mejora a este instrumento se logra al usar un barrido en la FI, siendo el primer Filtro y el oscilador de RF de frecuencia fija. El barrido actúa sobre la frecuencia central de los filtros de FI con lo cual, como el ancho de banda es menor, su resolución no es tan afectada por el barrido de la frecuencia central. Los analizadores tienen un SCAN que da frecuencia por división (Hz, ó KHz, ó MHz por división), pero en los analizadores modernos, el TRC presenta en forma digital el valor de la frecuencia del espectro sobre el que está ubicado un punto de referencia o marcador (cursor).
Rango Dinámico: Una característica muy importante de los analizadores de espectro es la capacidad de presentar señales de niveles altos y bajos en forma simultánea, siendo esta capacidad el Rango Dinámico, el cual es presentado en dB.
La señal compuesta que se inyecta al Analizador, tiene componentes armónicas de diferentes frecuencias y amplitud, teniendo que amplificar señales fuertes y débiles en forma simultánea. O sea, para tener una mejor apreciación de las 23
componentes armónicas de una señal, el instrumento debe poder detectar las armónicas de orden superior que tienen una amplitud muy pequeña comparada con la amplitud de la fundamental. En los amplificadores lineales, si pretendemos darle suficiente amplificación para detectar las señales pequeñas, se pueden saturar las señales fuertes. Lo ideal sería que la ganancia del amplificador sea variable en función de la amplitud de la señal recibida, de modo de dar mayor amplificación a las señales débiles que a las fuertes. Esto permitiría representar en la pantalla a las armónicas de orden superior. Esta capacidad de presentar niveles altos y bajos simultáneamente se llama rango dinámico. Para conseguir esta ganancia variable, se usan amplificadores logarítmicos y la escala se presenta en escala logarítmica, con lo cual las mediciones de amplitud se hacen en forma relativa. Para mejorar la resolución de este instrumento, se tiene dos escalas verticales. Una lineal (LIN) y otra en escala logarítmica (LOG). Haciendo uso de atenuadores calibrados, se pueden obtener valores relativos entre las señales, pudiéndose discernir las señales de bajo nivel.
1.2.2 Analizador de Espectro HP8593E. El analizador de espectro HP8593E, son instrumentos de medida fáciles de manipular, ligeros y cubren rango de frecuencias RF y Microondas 9KHz a 22GHz. La selección de su dirección para la conexión GPIB es manual, en la parte posterior del instrumento, por medio de un dipswitch.
Figura 23. Analizador de Espectro HP8593E
Vistazo al Panel Frontal. A continuación se realiza una breve descripción del panel frontal del analizador HP8593E. Haciendo caso a la numeración de la figura 24.
Figura 24. Panel Frontal del Analizador de Espectro 8593E
Fuente: Manual Guía de Usuario HP8593E
1. Bloque de Función Activa, es el espacio en la pantalla que indica la función activa. La mayoría de las funciones que aparecen en este bloque pueden ser cambiadas usando el know, step keys o data keys. 2. Bloque de Mensajes, es el espacio en la pantalla donde MEAS UNCAL y el asterisco (*) aparecen. Si uno o mas funciones son manualmente ajustadas (desacopladas), y la amplitud o frecuencia se descalibran aparece MEAS UNCAL (use [AUTO COUPLE] para reacoplar las funciones). El asterisco indica que una función es en progreso. 3. Etiquetas de Teclas Secundarias, son las anotaciones en la pantalla de las teclas no etiquetadas. La mayoría de las teclas del panel frontal del analizador de espectro accesan a los menús de las teclas secundarias relacionadas.
4. Teclas Secundarias, son las teclas no etiquetadas cercanas a la pantalla. 5. Frequency, Span y Amplitud son las tres teclas verdes oscuras que activan las funciones primarias del analizador de espectro y accesan a los menús de funciones relacionadas. 6. Estado del Instrumento, son funciones que afectan el estado de todo el analizador de espectro. 7. Copy, imprime los datos de la pantalla (esto requiere option 041 o 043). 8. Control, son funciones que accesan a los menús que te permiten ajustar la resolución de ancho de banda, ajustar el tiempo de barrido, almacenar y manipular datos de una traza y controlar el display del instrumento. 9. Marker, son funciones que controlan los marcadores, leen frecuencias y amplitudes a lo largo de la traza del analizador, automáticamente localiza las amplitudes mas altas y mantiene una señal en el marcador de posición central de la pantalla. 10. Windows, enciende el modo de display Windows. 11. Data, Step keys y Knob, te permiten cambiar el valor numérico de una función activa. 12. Input 50Ω, es la entrada de la señal en el analizador de espectro (Input 75Ω es la señal de entrada para un analizador de espectro con option 001) 13. Probe PWR, provee potencia de alta impedancia para pruebas AC. 14. Cal Out, provee una calibración de la señal de 300MHz a 20dBm. 15. Vol-Inten o Intensidad. Cambia el brillo de la pantalla. Si la Option 102, 103 o 110 es instalada, puede también ajustar el volumen de los parlantes internos. 16. 100 MHz Comb Out, alimenta una señal de referencia de 100MHz que tiene armónicas de hasta 22GHz. 17. Memory Card Reader, lee desde o escribe a la tarjeta de memoria. 18. RF OUT 50Ω, alimenta una salida para ajustar el generador. 19. Line, enciende o apaga el instrumento. 26
Sintaxis de los Comandos en la Programación del Analizador de Espectro HP8593E. La sintaxis de los comandos se representa pictóricamente en la siguiente grafica.
Figura 25. Representación Grafica de los Comandos
Fuente: Manual de Programación HP8593E
Los óvalos encierran los comandos mnemónicos definidos en el Manual de Programación HP8593E. Los círculos y óvalos encierran las claves secundarias o números y caracteres especiales. Los caracteres en los círculos y óvalos son considerados palabras reservadas y deben ser exactamente introducidas como lo dice el Manual de Programación HP8593E. Los rectángulos contienen la descripción de la sintaxis de un elemento definido en el Manual de Programación HP8593E. Un bucle encima de un elemento indica que el elemento puede ser repetitivo. Las líneas sólidas representan la dirección recomendada. Las líneas punteadas indican una dirección opcional para omitir claves secundarias o usar unidades alternas. El semicírculo es el comando de finalización recomendado. Usando semicírculos hace que los programas sean más fáciles de leer, previene la mala interpretación de algún comando y es recomendado por el estándar IEEE 728.
Figura 26. Vista trasera de la conexión GPIB del Analizador de Espectro y el PC
Hewlett Packard estableció comandos propios del instrumento, que reemplazan en su mayoría, las funciones del panel frontal. Ver anexo C
1.3 CONTADOR DE FRECUENCIA Un contador de frecuencia o frecuencímetro es un instrumento electrónico, utilizado para la medida de frecuencias. Dado que la frecuencia se define como el número de eventos de una clase particular ocurridos en un periodo de tiempo, es generalmente sencilla su medida. La mayoría de los contadores de frecuencia funciona simplemente mediante el uso de un contador que acumula el número de eventos. Después de un periodo predeterminado (por ejemplo, 1 segundo) el valor contado es transferido a un display numérico y el contador es puesto a cero, comenzando a acumular el siguiente periodo de muestra.
El periodo de muestreo se denomina base de tiempo y debe ser calibrado con mucha precisión. Si el evento a contar está ya en forma electrónica, todo lo que se requiere es un simple interfaz con el instrumento. En el caso de señales más complejas se puede necesitar algún tipo de acondicionamiento para hacerlas apropiadas para la cuenta. La mayoría de los contadores de frecuencia incluyen en su entrada algún tipo de amplificador, filtro o circuito conformador de señal.
Otros tipos de eventos periódicos que no son de naturaleza puramente electrónica, necesitarán de algún tipo de transductor. Por ejemplo, un evento mecánico puede ser preparado para interrumpir un rayo de luz, y el contador hace la cuenta de los impulsos resultantes.
Son también comunes los contadores diseñados para radiofrecuencia (RF), los cuales operan sobre los mismos principios que los contadores para más bajas frecuencias, pero suelen tener un mayor rango de medida para evitar su desbordamiento. Para muy altas frecuencias, muchos diseños suelen utilizar un 28
dispositivo para bajar la frecuencia de la señal a un punto donde los circuitos digitales normales puedan operar. Los displays de estos instrumentos tienen esto en cuenta de tal forma que indican la lectura verdadera.
La precisión de un contador de frecuencia depende en gran medida de la estabilidad de su base de tiempo. Con fines de instrumentación se utilizan generalmente osciladores controlados por cristal de cuarzo, en los que el cristal está encerrado en una cámara de temperatura controlada, conocida como horno del cristal. Cuando no se necesita conocer la frecuencia con tan alto grado de precisión se pueden utilizar osciladores más simples. También es posible la medida de frecuencia utilizando las mismas técnicas en software en un sistema embebido - una CPU por ejemplo, puede ser dispuesta para medir su propia frecuencia de operación siempre y cuando tenga alguna base de tiempo con que compararse.
1.3.1 Contador Universal HP5334B. El HP5334B es un contador universal, capaz de medir frecuencia de hasta 100MHz, con la capacidad de extender a 1.3GHz con el canal C opcional, 2ns de resolución de intervalo de tiempo y mediciones de frecuencia y amplitud con una resolución de nueve dígitos por segundo del gate time. El gate time es continuamente ajustable, incrementa en milisegundos, desde 1 ms hasta 99.999 segundos. Un microcomputador interno realiza los cálculos de las mediciones, automáticamente tomando en cuenta el gate time seleccionado. La mayoría de las mediciones son mostradas en anotación ingenieril. El HP5334B es un instrumento totalmente programable a través de GPIB, con las siguientes funciones básicas disponibles:
Frecuencia Periodo Time Inteval Time Interval Delay Ratio
Totalize Ancho de Pulso Rise/Fall Time Niveles de Picos de Voltaje
Figura 27. Contador Universal HP5334B
Además de las funciones básicas, tres microprocesadores proveen características como: • • Funciones Matemáticas (Offset y Normalize) dan al usuario la capacidad de manipular los datos de la medición. Picos de Voltaje y Niveles del Trigger de las señales de entradas A y B.
Diagrama 2. Diagrama de Bloques del Contador
Fuente: Manual de Operación y Programación HP8593A/B
Programación GPIB del Contador Universal HP5334B. El contador universal HP5334B posee la capacidad de reconocer los siguientes comandos de interface.
Tabla 6. Comandos de Interface FUNCION DE INTERFACE DESCRIPCION SH1 Fuente Handshake AH1 Receptor Handshake T5 Transmisor TE0 Transmisor no extendido L4 Receptor LE0 Receptor no extendido SR1 Requisito para servicio RL1 Remoto/Local PP0 No testeo paralelo DC1 Dispositivo limpio DT1 Trigger limpio C0 No controlador E2 Drivers tres-estados Fuente: Manual de Operación y Programación HP5334A/B
Con los comandos de interfaces relacionados en la tabla 6 el instrumento posee la capacidad de emplear estos comandos para beneficio propio.
Tabla 7. Uso de los comandos de interface HP-IB DESCRIPCION El instrumento puede generar mensajes SH1 AH1 El instrumento puede interpretar mensajes T5 El instrumento puede funcionar como un transmisor. Además, puede operar como único transmisor y responder testeos seriales. TE0 El instrumento no puede funcionar como un transmisor extendido L4 El instrumento puede funcionar como un receptor. LE0 El instrumento no puede funcionar como un receptor extendido. SR1 El instrumento puede generar una solicitud de servicio RL1 El instrumento puede operar en ambos modos remoto y local. PP0 El instrumento no soporta testeo paralelo DC1 El instrumento soporta ambos comandos el dispositivo limpio (DCL) y dispositivo seleccionado limpio (SDC) DT1 El instrumento puede ser disparado remotamente C0 El instrumentos no puede funcionar como un controlador Fuente: Manual de Operación y Programación HP5334A/B
Según lo establecido en el estándar IEEE 488-1978, existen comandos independientes de dispositivo, los cuales el contador universal tiene la capacidad de reconocerlos. No obstante, el fabricante Hewlett Packard, estableció comandos que reemplazan en su mayoría las funciones del panel frontal. Ver anexos D.
Tabla 8. Comandos Independientes de Dispositivo MNEMONICS NOMBRE DEL COMANDO ATN Attention DCL Device Clear End Or Identify EOI GET Group Execute Trigger GTL Go To Local IFC Interface Clear Listen Address n LADn LLO Local Lockout MLA My Listen Address MTA My Talk Address Not Remote Enable NRE NULL Null REN Remote Enable Selected Device Clear SDC Serial Poll Disable SPD SPE Serial Poll Enable TADn Talk Address n Unlisten UNL Untalk UNT Fuente: Manual de Operación y Programación HP5334A/B
Los comandos establecidos por el fabricante componen cuatro grupos: • Grupo Input, la mayoría de los comandos en el grupo Input, son equivalentes a presionar una tecla, o una secuencia de teclas en el panel frontal del HP5334B, cuando el contador esta en modo local de operación. Los comandos binarios que están en este grupo son equivalentes a oprimir una tecla con parámetros de ON(1) y OFF(0). Los comandos numéricos, AT y BT, requieren una entrada numérica que ajusta el nivel de trigger a un voltaje específico. Los comandos integrales, XA y XO, son equivalentes a la secuencia EXT ARM SELECT. Grupo Function/Data, todos los comandos en el grupo Function/Data representan una tecla correspondiente en el panel frontal. Todos los comandos son integrales que requieren una entrada numérica después de alfa caracteres. La “n” representa el numero de la función seleccionada. Cuando un comando es recibido, este habilita el modo de medición correspondiente. Para deshabilitar un modo de medición, otro comando debe ser enviado. Grupo Gate, los comando en el grupo Gate son equivalentes a presionar una tecla o una secuencia de teclas en el panel frontal del instrumento cuando esta en modo de operación local. Los comandos GS y GV, son comandos binarios que cumplen los parámetros ON (1) y OFF (0). El comando numérico GA, requiere una entrada numérica que ajusta el gate time a un valor especifico. 32
Grupo Math/Memory, los comandos en el grupo Math/Memory son equivalentes a presionar una tecla o una secuencia de teclas en el panel frontal del instrumento cuando esta en modo de operación local. El comando MD, es un comando binario que cumple los parámetros ON (1) y OFF (0). Los comandos numéricos MN y MO, requieren una entrada numérica que ajusta la operación matemática a un valor específico. Los comandos integrales MR y MS, no son disponibles para el modelo HP5334B.
El direccionamiento del instrumento, es por medio de un dipswitch que se encuentra en la parte posterior del contador universal. Con la disponibilidad de las siguientes selecciones.
Tabla 9. Selección de Direcciones
DIRECCION SELECCIONADA 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 50 CARÁCTER CODIGO ASCII RECIBE TRANSMITE @ SP A ! B ´´ C # D $ E % F & G ´ H { } I J * K + L ^ M N . / O P 0 1 Q 2 R S 3 T 4 5 U 6 V W 7 X 8 Y 9 : Z [ ; < ∟ | = > ~ N/A N/A MODO DE USO DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE DIRECCIONABLE SOLO TRANSMISOR
Fuente: Manual de Operación y Programación HP5334A/B
Es posible que tanto en la programación GPIB del equipo como en la manipulación desde el panel frontal y bajo ciertas condiciones, el instrumento indique errores o fallas, dichos mensajes se relacionan en las siguientes tablas.
Tabla 10. Mensajes de Error TIPO
DISPLAY 0.0 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 3.0
DESCRIPCION Ningún error (solo HP-IB) Parámetro deshabilitado en modo presente Atenuadores controlador por AUTO TRIG 50 Ohm B, AC B, reseteados por COM A Slope B ajustado por Slope A en modo Rise/Fall Parámetro deshabilitado in modo High Speed Dato de calibración inaccesible en modo presente Entrada invalida Dato fuera del rango Dato excede la máxima resolución Digito satura el buffer Punto decimal previamente ingresado Múltiples teclas oprimidas Mnemonic no reconocido Error en la sintaxis del numero Alfa Carácter esperado Dato excede el rango valido Atención (ATN) añadida en modo Talk-Only Falla en el almacenamiento de ajuste (x= numero de registro: 0-9) Falla en el llamado del ajuste (x= numero de registro:0-9) Dirección HP-IB no puede ser llamada a funcionar
AJUSTE PANEL FRONTAL
TECLADO PROGRAMACION HP-IB 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 5.0x AJUSTE DE LA MEMORIA (Solo 5334A) 5.1x 5.2
Tabla 11. Mensajes de Fallas TIPO DISPLAY DESCRIPCION Falla Interna ROM (U19) EJECUCION DEL 6.0 PROCESADOR 6.1 MEDICION DEL PROCESADOR 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8.0 8.1 ROM Interna Problema en el registro MRC (E≠T o E=T=0) (U29) I/O Falla Puerto 5 (U29) I/O Falla Puerto 1 (U29) I/O Falla Puerto 0 (U29) I/O Falla Puerto 4 Falla ROM (U17) Falla ROM (U17)
PROCESADOR HP-IB
9.0 Ejecución del procesador (U19) no responde 9.1 Medición del procesador (U29) no responde 9.2 Procesador HP-IB (U17) no responde 9.3 Falla comunicación de datos Ejec/Med a CPU 9.4 Falla Interna en el procesador Fuente: Manual de Operación y Programación HP5334A/B PROCESADOR DE COMUNICACIÓN DE DATOS
1.4 MODELAMIENTO MATEMATICO PARA UNA PLANEACION DE ENLACE. El modelo matemático1 que a continuación se muestra, fue adaptado para ser herramienta de modelamiento de las señales adquiridas por el analizador de espectro HP8593E en un estudio de propagación y posteriormente para el diseño de un enlace. Se basa en la frecuencia y amplitud de las señales, sin olvidar otros componentes, como la potencia de la señal y características funcionales de los elementos físicos. No obstante, la distancia en la que se requiere establecer el enlace, y por ende valores de atenuación a lo largo del terreno comprendido en dicha distancia, son factores que se tienen en cuenta, en el momento del análisis matemático.
Perdidas de propagación por espacio libre. Se trata de las pérdidas de propagación que sufre la señal radioeléctrica en condiciones de espacio libre: sin ningún obstáculo en el camino, es decir, visión directa entre las antenas. En esta magnitud no suelen incluirse otras pérdidas adicionales debidas a lluvia, absorción
GOMEZ PAREDES, Juan Carlos. Sistemas de telecomunicaciones, Planeación y cálculo de enlaces. Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, Santa Fe de Bogotá DC.
atmosférica, etc. estas pérdidas están relacionadas directamente con la distancia del radioenlace y la frecuencia de funcionamiento mediante la siguiente expresión: Lo(dB) = 92.4 – 20log f(GHz) – 20log d(Km)
Pérdidas en el sistema de alimentación de la antena transmisora y receptora. Estas pérdidas tienen en cuenta: la constante de atenuación en dB a la frecuencia de operación de la guía de onda con la que se alimenta la antena transmisora multiplicada por la longitud de la guía según la altura de la antena y el tramo de guía de onda hasta la cabina en la que se encuentra el transmisor; las pérdidas que introducen los conectores, latiguillos, giradores, redes de acople, filtros, etc. (se obtienen de las hojas de especificaciones técnicas o de los manuales del equipo en cuestión). Para nuestro ejemplo las perdidas se consideraran iguales. Lt = 2.1dB Lr = 2.8dB
Pérdidas por desalineamiento de las antenas. Son las pérdidas debido a la no alineación de las antenas durante el montaje o a la no alineación que produce el viento al chocar con la antena una vez el radio se encuentra en operación. Su valor está entre 1 y 2 dB. LDA = 1dB
Margen de diseño MDI. Es un margen de ganancia con el que se protege al radio para dotarlo de cierto margen de seguridad, debido a pérdidas que no fueron consideradas durante el cálculo de trayectoria. Este valor suele estar entre 1 y 2 dB. MDI = 1dB
Pérdidas atmosféricas adicionales. El cálculo de la absorción específica, producida, bien por el oxígeno o bien por el vapor de agua en la atmósfera, es complicado, requiriéndose evaluaciones por computador para cada valor de temperatura, presión y concentración de vapor de agua. Si embargo, para aplicaciones prácticas, puede emplearse una técnica aproximada. Esta técnica emplea una aproximación basada en el uso del perfil en forma de línea de Van Vleck–Weisskopf con coeficientes ajustados, de manera que se correspondan con cálculos por computadora, que a su vez, coinciden con las mediciones disponibles. 36
De aquí resultan las siguientes fórmulas. Para el oxígeno, la atenuación específica, γ0, en dB/km a nivel de la superficie de la tierra (presión = 1013 mb) y a una temperatura de 15°C esta dada por:
para f<57GHz Para vapor de agua, la atenuación específica, γw, en dB/km a nivel de la superficie de la tierra y a temperatura de 15°C esta dada por:
para f < 350GHz y ρ < 12g/m
Para trayectorias terrestres o para trayectorias ligeramente inclinadas próximas a la superficie de la tierra, la atenuación de la trayectoria producto de la absorción molecular Aa en dB puede hallarse así:
Margen de desvanecimiento. En ausencia de desvanecimientos, como muestra la figura 28, el nivel de potencia de la portadora C que se requiere a la entrada del receptor para una recepción confiable debe ser igual a la sensibilidad del receptor S , de manera que puede considerarse este nivel de potencia como un nivel de potencia mínimo CMin . Bajo los efectos de los desvanecimientos se requerirá recibir un nivel de potencia de la portadora PRec mayor que CMin ; se define entonces el margen de desvanecimiento, MD , (fading margin) en dB como:
Figura 28. Margen de desvanecimiento
Fuente: Sistemas de Telecomunicaciones, Planeación y Cálculo de enlaces
El margen de desvanecimiento puede interpretarse como un margen de protección o sobredimensionamiento, que protege al radio de los efectos de los desvanecimientos y por lo tanto de la interrupción de la comunicación, durante los desvanecimientos de la señal.
Modelo de Crane. Las frecuencias superiores a 10 GHz experimentan los efectos de los desvanecimientos producto de la lluvia de una manera mucho más pronunciada. Por esta razón, en los radioenlaces de microondas que operan a estas frecuencias, se debe tener en cuenta el efecto de la lluvia en la disponibilidad del sistema de una manera independiente. El modelamiento de la atenuación por lluvia en enlaces de microondas terrestres depende de factores tales como la rata de lluvia, la velocidad del terminal, la forma de las gotas y de la temperatura. Se ha observado que las gotas al caer no tienen una forma perfectamente esférica, sino que más bien son ligeramente ovaladas. Por esta razón, la señal transmitida con polarización horizontal sufre una atenuación mayor que la señal transmitida con polarización vertical.
Tabla 12. Tipo de zona Vs. Rata de lluvia
Figura 29. Mapa de zona de lluvia de la UIT correspondiente al continente americano
Tabla 13. Coeficientes a y b para el cálculo de la atenuación por lluvia. La “H” representa polarización horizontal y la “V” polarización vertical.
A = aRb Donde A es la atenuación producto de la lluvia
donde r es el factor de reducción de la longitud efectiva de la trayectoria A0.01% = Adr (12) Queriendo obtener un porcentaje de tiempo de disponibilidad PAV, resulta un porcentaje de tiempo de no disponibilidad PUV PUV% = 100 – PAV% (13) Teniendo el PUV% requerido obtendremos el valor de C, en la siguiente relación
Conociendo el valor de C, obtendremos el margen de desvanecimiento MD.
Perdidas Totales. Las perdidas totales, incluyendo desvanecimiento, resultan ser iguales al siguiente valor:
Ganancia de las antenas. Por ultimo se puede entonces calcularse la ganancia de las antenas, teniendo en cuenta la sensibilidad y potencia de transmisión requerida.
Diámetro de las antenas. Con la ganancia de las antenas, suponiendo que las antenas son algunos de los tipos de reflector parabólico con simetría axial y reflector y alimentador simple, hallamos el diámetro de las antenas según la ecuación.
Pudiendo seleccionarse una de las siguientes antenas: • Estandar.
De plano focal.
Alta y Ultra – Alta realización. 43
Antena de grilla
2. INGENIERIA DEL PROYECTO
Después de haber comprendido el capítulo anterior, el cual se estructuró con temas estrictamente relacionados con la ingeniería del proyecto; es necesario enfocarse en el análisis y desarrollo del mismo.
2.1 Análisis Ingenieril Basándose en el marco teórico, se identificara cada uno de los procesos que intervienen en el sistema sin la implementación del proyecto. Esto es ineludible si se quiere tener una claridad en el diseño del sistema propuesto, desde el punto de vista ingenieril.
2.1.1 Área de Calibración antes del Proyecto. Antes de la realización de este proyecto, el área de calibración de Ingeniería Integrada, poseía una tarjeta GPIBISA y dos tarjetas GPIB-PCII/IIA de National Instruments cada una, con sus respectivos drivers para MS-DOS y Win 3x, un bus GPIB e instaladores de LabVIEW para MS-DOS y Win 3x. Esta tecnología se intentó incorporar sin éxito en un computador con sistema operativo Win3x. No obstante, ya se habían adquirido el Analizador de Espectro HP8593E y el Contador Universal HP5334B.
Tabla 14. Elementos del área de calibración Elemento Electrónico Características Tarjeta GPIB-ISA • Máxima velocidad de Transferencia de 1.5 Mbps. • Requiere slot auxiliar de tecnología ISA Tarjeta GPIB-PCII/IIA • Máxima velocidad de Transferencia de 1.5Mbps. • Requiere slot auxiliar de tecnología ISA Drivers de las Tarjetas • Version 1.0 para Win3x Bus GPIB • National Instruments Instalador de LabVIEW • Versión 3 para Win3x Computador del área • Memoria RAM de 8Mb. • Procesador Pentium de 150 MHz. • Sistema Operativo Windows 3.1. Analizador de Espectro • Características definidas en el marco teórico y manual de HP8593E usuario y programación del instrumento. Contador Universal HP5334B • Características definidas en el marco teórico y manual de operación y programación del instrumento. Fuente: Autor del libro
De los elementos registrados en la tabla 14, solo se estaban operando el Analizador de Espectro HP8593E y el Contador Universal HP8593E.
Analizador de Espectro HP8593E. El Analizador de Espectro HP8593E se opera para mediciones de señales RF de hasta 27GHz, por ejemplo, para estudios de propagación a campo abierto. • Para estudios de propagación, el Analizador de Espectro es operado por el usuario de la siguiente manera, por ejemplo, para el análisis de una señal de 100MHz.
Figura 30. Intercambio de información del usuario con el instrumento
PROCESOS Y VISUALIZACIÓN DE LOS DATOS
Para realizar una medición de una señal de 100MHz, se establecen como mínimo los siguientes procesos, ejecutados por el usuario manualmente. • Precaución, la señal que llegaba al analizador no puede sobrepasar una potencia de +30db. • Ajustando la Frecuencia Central, presionando la tecla FREQUENCY, aparece en el lado derecho de la pantalla la etiqueta de la tecla secundaria CENTER, cuyo valor aparece en el lado derecho de la pantalla, con la posibilidad de ser cambiado con el knob, step keys y el teclado numérico. Para nuestro ejemplo, ajustaremos la frecuencia central en 100MHz. • Ajustando el Span, presionando la tecla SPAN, aparece en el lado derecho de la pantalla la etiqueta de la tecla secundaria SPAN, cuyo valor aparece en el lado derecho de la pantalla, con la posibilidad de ser cambiado con el knob, step keys y el teclado numérico. Para nuestro ejemplo, ajustaremos el span a 10MHz. • Ajustando la Amplitud, cuando el pico de la señal no aparece en la pantalla, es necesario ajustar el nivel de amplitud. Presionando la tecla AMPLITUDE, 46
aparece la etiqueta de la tecla secundaria REF LEVEL en el lado derecho de la pantalla, cuyo valor aparece en el lado izquierdo de la pantalla, con la posibilidad de ser cambiado con el knob, step keys y el teclado numérico. Para nuestro ejemplo, ajustaremos el nivel de amplitud en 0.0dBm. Cambiando el valor de nivel de referencia, cambia el nivel de amplitud del grillado de la pantalla.
Figura 31. Relación entre frecuencia y amplitud.
• Ajustando el Marcador, se puede colocar un marcador de forma diamante en un pico de la señal, para conocer la frecuencia y amplitud de la señal en ese punto. Para activar el marcador presione MKR (localizado en la sección MARKER del panel frontal) el marcador normal aparece en el pico de la señal. También puede usar la tecla PEAK SEARCH, cual automáticamente colocará el marcador en el pico más alto de la señal.
Como resultado de los procesos ejecutados por el usuario, la información que éste recibe, es transmitida por medio visual desde la pantalla del analizador. La figura 32 nos muestra un pantallazo del analizador de espectro.
Figura 32. Lectura de frecuencia y amplitud
Fuente: Manual de Guía de Usuario HP8593E
Los datos transmitidos al usuario por medio de la visualización de la pantalla del analizador de espectro (Trazas de 401 datos, Amplitud vs. Frecuencia), pueden ser registrados en la memory card, esta tarjeta posee unas características que limitan su funcionalidad a la hora de realizar un estudio de propagación.
Figura 33. Memory card de 32Kb
La figura 33 muestra una tarjeta con capacidad de 32Kb. Esto significa que esta tarjeta permite grabar 128 registros, puesto que cada registro pesa 256 Bytes (32*1024/256). Por ejemplo, si se graba en la tarjeta el espectro de una señal cualquiera, la forma de calcular el espacio restante de la memory card es, 401puntos * 8bytes = 3208bytes 3208bytes/256bytes=13registros Si una tarjeta de capacidad de 128 registros, graba el espectro de una señal, en nuestro ejemplo tendría capacidad aproximada de 10 mediciones por memory card.
Figura 34. Insertando la tarjeta de memoria en el analizador de espectro
Contador Universal HP5334B. El contador universal es empleado como contador de frecuencias de hasta 100MHz con la posibilidad de medir hasta 1.3GHz.
Figura 35. Intercambio de información del usuario con el instrumento.
PROCESOS Y VISUALIZACION DE LOS DATOS
Los procesos que ejecuta el usuario manualmente son especificados en el capitulo 3-51 del manual de operación y programación del Contador Universal HP5334B. Estos procesos varían dependiendo de la necesidad del usuario para realizar diferentes mediciones de frecuencia de una señal, periodo, tiempo de intervalo, retardo en el tiempo de intervalo, relación entre señales y medición de voltajes. El 49
tratamiento de la señal por parte del contador universal es explicado en el capitulo 1.3, sin embargo a continuación se especifica las características de los resultados visualizados en el display del contador universal luego de procesar la señal.
Tabla 15. Características principales en el Tratamiento de la Señal de Entrada Características Descripción Canal a y b • DC acoplado: 0 a 100MHz Rango • AC acoplado: 1MΩ, 30Hz a 100MHz 50Ω, 1MHz a 100MHz Sensibilidad • 15mV rms señal seno a 20MHz • 35mV rms señal seno a 100MHz • 100 mV pp ancho de pulso mínimo de 5ns Disparo Externo • Tiempo mínimo de inicio y final: 50ns • Máxima transición de tiempo: 1us • Sensibilidad: 500mVpp • Rango de operación: -5Vdc a 5Vdc • Nivel de trigger: 1.5V fijos Frecuencia • Resolución = (4ns/GATE TIME) * FREC • Rango: 10ns a 10000s Periodo • Resolución = (4ns/GATE TIME)* PER Intervalo de Tiempo A-B • Resolución = 1ns Auto Trigger • DC acoplado: 100Hz a 100MHz • AC acoplado: 1MΩ, 100Hz a 100MHZ • Amplitud Mínima: 100mV rms señal seno, 280mVpp Auto Atenuación • Habilitar x10: si el pico mas alto sobrepasa los +/-5.1V o si la diferencia entre el pico mínimo y máximo excede los 5.1V. • Habilitar x1: si las amplitudes máxima y mínima son menores a +/-4.6V y la diferencia entre los picos máximos y mínimos es menor a 4.4V. Fuente: Manual de Operación y Programación HP5334A/B
En la visualización de los datos por parte del contador universal, intervienen anuncios que cumplen la función de informar al usuario de eventos que están ocurriendo en la operación del instrumento. La figura 36 muestra un ejemplo de estos anuncios.
Figura 36. Display en el Panel Frontal
1. Display, contiene 9 LED rojos que representan 9 dígitos, con un punto decimal flotante. Cada LED tiene 7 segmentos. La mayoría de mediciones son expresadas en notación científica con un rango de exponencia de +9. 2. Signo del exponente, indica la polaridad del exponente enunciado. Encendido si es negativo, apagado si es positivo. 3. Exponente, indica el valor de la exponencia de la medición. Las mediciones son indicadas así, (+0), +3, +6, +9. Cuando la tecla READ LEVELS es habilitada, el exponente es usado para indicar “L”, “A”, o “b”, para niveles de trigger, niveles de la entrada A o B. 4. V, indica que el dato mostrado en el display está en el dominio del voltaje. 5. Hz, indica que el dato mostrado en el display esta en el dominio de la frecuencia. 6. S, indica que el dato mostrado en el display está en el dominio del tiempo. 7. REM, este anunciador se enciende cuando el instrumento esta operando bajo control remoto. Esto se refiere cuando el instrumento es controlado vía GPIB. 8. LSN, este anunciador se enciende cuando el instrumento es diseccionado como receptor 9. TLK, este anunciador se enciende cuando el instrumento es diseccionado como transmisor. 10. SRQ, este anunciador se enciende cuando el instrumento envía una solicitud 51
de servicio (Service Request) al controlador principal vía GPIB. 11. OFS, este anunciador se enciende cuando la operación matemática (adición) ha sido realizada en la medición indicada en el display, o por su defecto, 0 OFFSET. O cuando el instrumento esta en el modo de ingreso matemática, indicando que un valor OFFSET debe ser introducido. 12. NML, este anunciador se enciende cuando la operación matemática (división) ha sido realizada en la medición indicada en el display, o por su defecto, +1 NORMALIZE. O cuando el instrumento esta en el modo de ingreso matemática, indicando que un valor NORMALIZE debe ser introducido. 13. Entry, este anunciador se vuelve intermitente cuando el instrumento esta en modo de entrada, y esta esperando por el usuario una constante especifica. Por ejemplo, cuando el MATH SELECT/ENTER, EXT ARM SELECT, MEMORY STORE o RECALL, o la función GATE TIME están habilitadas. Cuando un error es indicado, en modo de entrada, el LED Entry se enciende de forma constante. 14. PRESET, este anunciador se enciende cuando AUTO TRIG y los niveles de sensibilidad del trigger son ajustados internamente. Los controles TRIGGER LEVEL/SENS son deshabilitados cuando PRESET esta encendido. 15. ARM, este anunciador enciende cuando el contador tiene un disparo externo para iniciar o detener una medición y esta esperando una señal de entrada. 16. GATE, este anunciador muestra el estatus del gate. Antes de iniciar una medición, este LED esta apagado, indicando que el gate esta cerrado. Durante una medición, el LED esta encendido, indicando que el gate esta abierto. Cuando la duración del gate es ≤ 100ms, el gate se quedará en un mínimo de 100ms. 2.2 DISEÑO INGENIERIL Teniendo una claridad conceptual y una comprensión de los diferentes procesos que intervienen entre el usuario y los dos instrumentos en tema, Contador Universal HP5334B y Analizador de Espectro HP8593E. Se expone el desarrollo del sistema automático sobre protocolo GPIB propuesto para el área de calibración de Ingeniería Integrada Cta. Definiendo las técnicas, tecnologías y nuevos procesos que intervienen en el sistema.
Diagrama 3. Actividades en la realización del proyecto
Actividades en el desarrollo del proyecto
Instalación del Driver NI 488 V1.70
Instalación de la tarjeta GPIB-PCII/IIA
Instalación de LabVIEW 7.0 Express
Interconexión de los instrumentos con el controlador
Implementación del software INSTRUMENTACION 1.0
2.2.1 Requerimientos del Sistema. Luego de analizar cada uno de los elementos expuestos en la sección 2.1.1. se define los componentes que se emplearon en la implementación del proyecto. Enumerados en la tabla 16.
Tabla 16. Hardware y Software empleado en el sistema COMPONENTE DESCRIPCION • Sistema operativo: Windows 98 Segunda edición. • Memoria RAM: 64Mb Computador • Procesador: 450MHz • Slots auxiliares de tecnología ISA • En el sistema cumple la función de controlador. • Permite la interconexión de los instrumentos con el controlador o computador en este caso. Tarjeta GPIB-PCII/IIA National Instruments • Máxima velocidad de 1.5Mbps • Tecnología ISA • Necesario para el reconocimiento de la tarjeta GPIB-PCII/IIA y Driver GPIB para la comunicación vía GPIB con los instrumentos. • National Instruments NI-488.2 for Windows. Versión 1.70 • LabVIEW 7.0 Express, por su fácil manipulación a la hora de Herramienta de desarrollar aplicaciones. Se seleccionó esta versión debido al Programación sistema operativo del controlador. • Bus interfaz que se emplea como medio físico entre la tarjeta GPIB y el instrumento. Bus GPIB • Cumple con los requerimientos eléctricos y físicos que asigna el Standard IEEE 488 Analizador de Espectro • El software se ha realizado orientado al analizador de espectro HP8593E Contador Universal • El software se ha realizado orientado al contador universal HP5334B Fuente: Autor del Libro
2.2.2 Implementación Hardware Y Software. Antes de diseñar el software es necesario implementar en el sistema, el hardware compatible con el protocolo GPIB. Este hardware va ligado con software, de manera que el sistema lo pueda reconocer. • Instalación del Driver NI 488.2. Este software es necesario para el reconocimiento de la tarjeta GPIB-PCII/IIA en el computador con sistema operativo Windows 98. La versión empleada para el proyecto es la Versión 1.70 de la National Instruments. Su instalación es de muy fácil ejecución, pues emplea un ambiente gráfico similar al de cualquier instalador de software.
Figura 37. Instalación NI 488.2
Fuente: Autor del libro •
Instalación de la tarjeta GPIB-PCII/IIA. La tarjeta GPIB-PCII/IIA fue diseñada por National Instruments, para aplicaciones GPIB con la estructura de programación NI 488. La tarjeta empleada en el proyecto posee las siguientes características. Modelo: ASSY181065-01 Modo de Operación: Modo PCII Selección del chip de operación: Modo 7210 Dirección: 2B8 hex. Tecnología ISA • Instalación de LabVIEW 7.0 Express. LabVIEW es una herramienta de fácil entendimiento a la hora de desarrollar una aplicación ya sea para industria, laboratorio o academia. Se opta por la versión 7.0 Express en un primer plano por concepto de licencia adquirida por la empresa Ingeniería Integrada Cta. y segundo, por el sistema operativo del controlador, pues esta versión es la mas actualizada disponible para Windows 9x.
Figura 38. Instalación LabVIEW 7.0 Express
Interconexión de los instrumentos con el controlador. Los instrumentos analizador de espectro HP8593E y el contador universal HP5334B, son interconectados con el controlador o computador, a través del bus GPIB formando una red de topología estrella. Puesto que la tarjeta posee la capacidad de instalar hasta 15 instrumentos en topología estrella o bus, gracias a los terminales tipo hembra y macho en cada extremo del bus GPIB.
Figura 39. Vista anterior del computador en topología estrella
2.2.3 Diseño del Software INSTRUMENTACION 1.0 INSTRUMENTACION 1.0 es un software que permite incorporar dos aplicaciones, HP5334B y HP8593E. Con el objetivo de dar una ambiente gráfico más agradable al usuario, y al mismo tiempo permitirle al operador de INSTRUMENTACION 1.0 dos instrumentos virtuales a partir de un menú común.
Diagrama 4. Diagrama de flujo de Instrumentación 1.0
Diagrama de Flujo de Instrumentacion 1.0
INICIO Ejecución Instrumentacion 1.0
Digitar la dirección del instrumento virtual
La dirección esta entre 2 y 30?
Si Seleccionar el instrumento virtual
El instrumento seleccionado es HP8593E?
Ejecutar HP8593E.vi
Ejecutar HP5334B.vi
El instrumento seleccionado es HP5334B?
Finalizo la ejecución?
No Finalizo la ejecución?
Finalizó la ejecucion?
La información que fluye a través de los caminos con los que se comunican cada proceso, son caracteres en un algunos trayectos de tipo alfanuméricos y en otros de tipo boleano. Como se puede observar en el diagrama 4, el primer proceso, indica digitar la dirección del instrumento, esta dirección es de tipo numérico entero, y posee un rango entre 2 y 30. Cuando se selecciona un instrumento, se debe haber digitado la dirección, de lo contrario, el software automáticamente la solicitará. Un dato boleano indica qué aplicación ejecutar, si HP8593E o HP5334B, así mismo, otro dato boleano indica el final de la ejecución de las aplicaciones, ya sea de HP8593E, HP5334B o INSTRUMENTACION 1.0.
Figura 40. INSTRUMENTACION 1.0
Aplicación HP8593E. En la aplicación HP8593E, la habilitación y deshabilitación de cada menú, así como la finalización de la aplicación, es indicada por un dato boleano como se observa en el diagrama 5, por ejemplo, si en la primera condición la respuesta es “si” o “1”, se ejecuta el MENÚ FRECUENCIA, apareciendo una ventana emergente, con todas las funciones del sector de FRECUENCIA del analizador de espectro HP8593E, ver figura 41, como ajuste a la frecuencia central, frecuencia offset, etc. cada carácter enviado al instrumento es un byte (8 bits), por ejemplo, para ajustar la frecuencia central a 100MHz el comando empleado es CF100MHZ, 8 caracteres lo que significa 8 bytes enviados al analizador de espectro.
Diagrama 5. Diagrama de flujo de HP8593E
Diagrama de flujo de HP8539E.vi
Ejecutar MENU FRECUENCIA.vi
Se activó el menú FRECUENCIA?
No Se ejecutó una función del menú FRECUENCIA?
Se activó el menú SPAN?
Ejecutar MENU SPAN.vi
No Se ejecutó una función del menú SPAN?
Finalizó la ejecución de MENU FRECUENCIA.vi?
Se activó el menú AMPLITUD? No
Si Si No Finalizó la ejecución de MENU SPAN.vi? Se activó el menú MARKER? No Se ejecutó una función del menú AMPLITUD? No Si Ejecutar MENU MARKER.vi
Ejecutar MENU AMPLITUD.vi
Si No Si Finalizó la ejecución de MENU AMPLITUD.vi?
Se activó el menú CONTROL?
Diagrama de flujo de HP8593E.vi (continuacion)
No Ejecutar MENU CONTROL.vi
Si Se activó el menú CAPTURAR/ GRAFICAR No Si Ejecutar MENU CAPTURAR/ GRAFICAR.vi
Se ejecutó una función del menú CONTROL?
Guardar datos en un archivo *.xls
Se activó el menú CAPTURAR?
Graficar los datos en una GRAFICA XY
Finalizó la ejecución de MENU CONTROL.vi?
No 3 Se activó el menú CALCULOS?
Ejecutar MENU CAPTURAR.vi
Si Ejecutar CALCULOS.vi No
Guardar datos en un archivo *.doc
3 3 Finalizó la ejecución de HP8593E.vi? Si
En cada finalización de transmisión entre el controlador y el analizador o viceversa, se le añaden a los datos transmitidos un carriage return (CR) su código ASCII 13 y linefeed (LF) su código ASCII 10 con la condición EOI (End or Identify) 61
Figura 41. Pantallazo HP8593E
Figura 42. Pantallazo HP8593E y MENU FRECUENCIA
Cuando se ejecuta el MENU CAPTURAR/GRAFICAR, no aparece una ventana emergente, en cambio de esto, se ejecuta una subrutina que captura las amplitudes de los 401 puntos de la pantalla, cada punto son 8 bytes, es decir, 401*8bytes = 3208bytes, este es el numero de bytes que el computador recibe, 62
para luego definir la frecuencia correspondiente, a cada uno de los valores de las amplitudes adquiridas, mediante un calculo basado en la frecuencia de inicio y la frecuencia final del SPAN. Seguidamente, se registran estos 802 datos añadiendo la fecha y hora de la medición en un libro de Excel (*.xls) cuyo nombre y dirección en el disco duro, es otorgado por el usuario en el momento del registro de los datos. Luego se prosigue a graficar los 802 datos en una grafica XY, el pantallazo de esa grafica (*.jpg) es guardado en el mismo directorio bajo el mismo nombre del libro Excel. Cuando se activa el MENU CAPTURAR se realiza el mismo proceso del MENU CAPTURAR/GRAFICAR, exceptuando la representación de los datos en la grafica XY y por ende la captura de su pantallazo.
El menú CALCULOS, ver figura 43, ejecuta un diseño de una planeación de enlace basado en el modelo matemático2 planteado en la sección 1.4, para su ejecución requiere el ingreso de datos por parte del operario como, potencia de transmisión, sensibilidad, perdidas en las antenas, distancia, zona del terreno, cantidad de vapor de agua, margen de diseño, porcentaje de tiempo de disponibilidad, polarización de la antena y el ángulo. En el ingreso de este ultimo dato, el operario tiene dos posibilidades. La primea es, seleccionar “Potencia mínima”, esta opción, permite al usuario escoger la dirección de la carpeta virtual donde se encuentran las mediciones realizadas anteriormente, seguidamente el software busca en cada archivo de EXCEL, la potencia recibida correspondiente a la frecuencia central o en estudio y elige el archivo (nombre del ángulo) o los archivos, en que la frecuencia haya tenido la menor potencia de recepción, pudiendo existir mas de un ángulo con potencia mínima recibida, la selección del ángulo mas apropiado, está a criterio de la persona quien analiza dichos resultados de las mediciones. La segunda opción es ingresar el ángulo manualmente (nombre del archivo), en el cual se quiere conocer la potencia de la frecuencia central y diseñar el enlace.
Figura 43. Menú CALCULOS
El orden de los procesos o cálculos matemáticos que ejecuta el software en el momento del diseño de la planeación del enlace, es el mismo del modelo matemático. Para una mejor explicación de cada una de las ecuaciones que soluciona la aplicación, se realizará el ejemplo de una señal adquirida por el analizador de espectro, cuya frecuencia central es de 882MHz y potencia de – 70.59 dB. Este dato adquirido se expone en la figura 49 de la sección 2.3.
Perdidas de propagación por espacio libre. ecuación 1, se obtiene una perdida de 53.49 dB
Proporcionando valores a la
Lo(dB) = 92.4 – 20log f(GHz) – 20log d(Km) donde, f = 882MHz = 0.882GHz d = 100Km Lo = 92.4 – 20log 0.882 – 20log 100 Lo = 53.49dB
Pérdidas en el sistema de alimentación de la antena transmisora y receptora. Por defecto para el software y para este ejemplo se consideran los valores de las pérdidas iguales al modelo matemático. Lt = 2.1dB
donde, Lt, es la perdida en la alimentación de la antena transmisora, Lr = 2.8dB (3)
donde, Lr, es la perdida en la alimentación de la antena receptora,
Pérdidas por desalineamiento de las antenas. Su valor se encuentra entre 1 y 2. Para el software y ejemplo toma el valor de 1dB. LDA = 1dB
Margen de diseño MDI. Este valor suele estar entre 1 y 2 dB. Para el software y ejemplo tendrá un valor 1dB. MDI = 1dB
Pérdidas atmosféricas adicionales. Estas ecuaciones del modelo matemático, limitan el uso del software, en el diseño de la planeación del enlace. Debido a que estas, solo se cumplen con las siguientes condiciones. Para el oxigeno, Trayectoria a nivel de la superficie de la tierra. Presión = 1013mb. Temperatura = 15°C Frecuencia = menor a 57GHz
donde, f = 882 MHz = 0.882 GHz 65
γ0 = 0.0061dB/Km
Para vapor de agua, Trayectoria a nivel de la superficie de la tierra, Temperatura = 15°C Frecuencia = menor a 350 GHz Densidad del vapor de agua (ρ) = menor a 12 g/m3
donde, f = 882 MHZ = 0.882 GHz ρ = 10 g/m3
γw = 0.000057dB/Km
Atenuación por absorción molecular.
donde, r0 = 100Km LAa = 0.6157dB Margen de desvanecimiento. El nivel de potencia de la portadora en la recepcion Prec debe ser mayor a la diferencia entre la potencia de la portadora y la sensibilidad del receptor CMin.
donde, Prec = potencia recibida en la portadora Cmin = Potencia mínima de la portadora 66
Para conocer el margen de desvanecimiento para frecuencias mayores de 10GHz, el software posee un algoritmo matemático que aplica el modelo de Crane, planteado en el modelo matemático.
Se calcula el margen de desvanecimiento por la lluvia, teniendo en cuenta la frecuencia en caso 882MHz, que se ajustara para el ejemplo a 1GHz, la zona del país (N), este dato es brindado por el usuario, basado en la figura 29 y la polarización de la antena (vertical), dato que se debe tener en cuenta en la tabla 13.
Como paso siguiente el software, identifica los coeficientes a y b de la tabla 13, según la polarización de la antena. La rata de lluvia siempre será la maxima para el 0.01% del tiempo de no disponibilidad, como se observa en la tabla 12. A = aRb donde, A = atenuación producto de la lluvia a y b = coeficientes que dependen de la frecuencia (1 GHz), la polarizacion de la antena (vertical) y la temperatura (promedio 20°C) R = Rata de lluvia A = 0.0000352 * 95mm/hr0.88 = 1.9361 * 10-3 dB/Km
donde, r = factor de reducción para conocer la longitud efectiva de la trayectoria. d = longitud real de la trayectoria en Km. r = 0.18
A0.01% = Adr (12) donde, A = atenuación en la trayectoria para el 0.01% del tiempo no disponible. d = distancia de la trayectoria en Km. r = factor de reducción A0.01% = 0.03484dB PUV% = 100 – PAV% (13) donde, PUV% = porcentaje de tiempo de no disponibilidad PAV% = porcentaje de tiempo de disponibilidad, dado por el usuario PUV% = 100 – 99.97% PUV% = 0.03 Como el porcentaje de PUV% es mayor a 0.01% en el ejemplo, el software revisara el valor de C, en la ecuación 14
entonces C = 0.41,
Conociendo la constante C, se obtiene de la ecuación 15 el margen de desvanecimiento.
MD = 0.02221dB 68
Perdidas Totales. En esta ecuación, el software retoma los valores de atenuación resultantes de los anteriores cálculos matemáticos.
donde, Lo = Perdida de propagación por espacio libre. Lt = Pérdidas en el sistema de alimentación de la antena transmisora. Lr = Pérdidas en el sistema de alimentación de la antena receptora. LDA = Perdida por desalineamiento de las antenas. MDI = Margen de diseño. MD = Margen de desvanecimiento. LTotales = 53.49 + 2.1 + 2.8 + 1 + 0.6157 + 1 + 0.02221 = 61.02dB Ganancia de las antenas. Para la solución de esta ecuación, el software tiene en cuenta la sensibilidad y potencia de transmisión requerida, datos brindados por el usuario a la hora de ejecutar el diseño de la planeación del enlace.
donde, PT = Potencia de transmisión G = Ganancia de la antena L = Perdidas totales S = Sensibilidad G = (-78 – 32 + 61.02)/2 G = -24.49dB
Diámetro de las antenas. Esta ecuación esta sujeta a las condiciones planteadas en el modelo matemático.
donde, G = ganancia de la antena en dB. f = frecuencia en GHz D = 0.00871m
Los resultados de los cálculos matemáticos son guardados en un archivo de texto (*.doc) con el nombre y dirección en el disco duro otorgado por el usuario, en el momento de oprimir el botón DISEÑAR, ver figura 44. Aclarando que el software sirve como herramienta para el posterior análisis de los datos por parte del operario o persona encargada de implementar el enlace. Puesto como se pueden dar cuenta, algunos resultados no son coherentes para la realidad, por ejemplo, el diámetro de la antena.
Figura 44. Formato de planeación de enlace
No obstante, la planeación del enlace no se ejecuta, si el software no encuentra o no reconoce archivos validos para su operación.
Aplicación HP5334B. En la aplicación HP5334B, como se puede observar en el diagrama 6, el primer proceso que se ejecuta es el estado de INICIALIZACION del equipo, esto significa que todos los valores y operaciones funcionales están en un 70
estado default o de fábrica; cuando el usuario finaliza la inicialización, se realiza la lectura de los datos que en ese momento esté visualizando el display en el panel frontal del Contador Universal HP5334B. Cada caracter transmitido del instrumento al controlador o viceversa es un byte, esto significa, que si en ese momento el display esta visualizando HP5334, son 6 caracteres, o sea, 6 bytes. La lectura se realiza cada 3 segundos, cuando el GATE TIME no sobrepasa un segundo. Al sobrepasar el tiempo de compuerta un segundo, el tiempo de lectura aumenta directamente proporcional al aumento del valor de tiempo de la compuerta.
Cuando el usuario ejecuta el botón CAPTURAR, el computador o controlador, adquiere los datos mostrados en el display del instrumento en forma de bytes, para luego guardarlos en un archivo de texto (*.doc) cuyo nombre y dirección en el disco duro, es otorgado por el usuario, en el mismo documento es registrada la fecha, hora y concepto de la medición.
Cuando el operario requiere elaborar un autotest del instrumento, activa el menú PERFORMANCE TEST, en el cual se ejecutan cinco especificaciones de referencia, que corresponden al correcto funcionamiento del instrumento, las cuales están contempladas en la sección IV del manual de operación y programación del contador universal HP5334B, para luego, señalarle al operario que funciones del instrumento están en estado OK o FAILLED. Este autotest es guardado en un archivo de texto (*.doc) con el nombre de Oscilador local test y en la dirección deseada por el usuario. Dichas acciones son:
1. Frecuencia del oscilador local debe medir 10MHz ± 2Hz, con el GATE TIME en 1s, el nivel del trigger en 0V y activada la función COM A. 2. Nivel del trigger : 5V>nivel del trigger>-5V 3. Si se ajusta los niveles de trigger de cada canal a +2.54V y -2.54V, al encender la función SENS, la lectura del nivel del trigger debe ser 0V. 4. Si ajusta el nivel del trigger a 0V, la impedancia de entrada de los canales a 50 y activa las funciones COM A, y T.I. A→B, con un GATE TIME de 1s, la lectura será de 0ns ± 6ns. 5. Active la función AUTO TRIGGER, la lectura será de 10MHz ± 0.2Hz, y el ingreso de nivel de trigger es inhabilitada.
Para elaborar estas cinco acciones, el instrumento, posee una señal de referencia de su oscilador local, señal patrón o de comparación utilizada para realizar mediciones de frecuencia, la cual corresponde a una señal seno pura de 10MHz, 71
con una amplitud de 2.76V, sin constante offset (K), ni desfase de frecuencia (θ).
Aunque el instrumento esta en la capacidad de medir señales de forma seno, cuadrada y triangular, el siguiente análisis matemático se enfoca en la señal de referencia generada por su oscilador local, por ser importante para su perfecto funcionamiento. En un primer plano, dicha señal por sus características se puede expresar matemáticamente como, f(t) = KASen(ωt+θ) (1) donde, K = constante offset de la señal = 0 A = Constante de amplitud de la señal = 2.76V ω = 2Πf θ = Desfase de la señal = 0 f(t) = A*Sen(2Πf) = A*Sen(x) reemplazando en la ecuación 2 obtendremos, f(t) = 2.76 Sen20*106Πt f(t) = -1.25
A través de las series de Taylor, se puede descomponer una función mediante polinomios o representarla como suma de un número finito de funciones más sencillas que permiten un análisis más sencillo. En el caso del proyecto, se muestra el camino que permite llegar a la función A*Sen(x), a través de una suma finita de polinomios. desarrollando un sencillo código en la herramienta matemática MATLAB, syms x >> f = sin(x); >> t = taylor(f,15); >> xd = 0:0.02:5.5; yd = subs(t,x,xd); >> ezplot(f, [0,5.5]); hold on; >> plot(xd, yd, 'r-.') >> legend('Función', 'Aproximación Taylor') >> pretty(t) 72
Entre mas polinomios comprenda la serie, su valor será mas aproximada a la función, y al ser seno una función impar, la serie se puede extender hasta el exponencial 15 de x. Por lo tanto se obtiene, f(x) = A*[x - 1/6 x3 + 1/120 x5 - 1/5040 x7 + 1/362880 x9 - 1/39916800 x11 + 1/6227020800 x13 - 1/1307674368000 x15] la serie a la que corresponde la anterior suma finita es,
x (2 n +1) f ( x) = A * ∑ (− 1) (2n + 1)! n=0
n =7 n
por lo tanto, A*Sen(x) = A * ∑ (− 1)
n=0 n =7 n
x (2 n +1) (2n + 1)!
donde, A = 2.76 x = 2Πf f = 10*106 n=7 de esta manera, se demuestra que el valor de la serie, se aproxima al valor de la ecuación 2, -1.25 = -1.249
Luego de haber expresado y demostrado matemáticamente, el comportamiento físico de la señal del oscilador local. Se analizará, el procesamiento (muestreo de la señal mediante una convolución de la misma con delta de dirac) que el instrumento realiza sobre la señal generada por el oscilador.. mediante un código sencillo bajo la herramienta matemática MATLAB >> syms x >> f = 2.7*sin(x); >> a = 2:0.2:3; >> r = int(f*dirac(x-a), -inf, inf) 73
obtenemos, r = [27/10*sin(2), 27/10*sin(11/5), 27/10*sin(12/5), 27/10*sin(13/5), 27/10*sin(14/5), 27/10*sin(3)] el conjunto de “r” comprende los 6 puntos de Z, resultantes del rango del delta de 2 a 3, cada 0.2. En la figugra 45 se intenta dar una idea de la grafica resultante de una señal muestreada.
Figura 45. Aproximación a la señal muestreada
-4 15 10 10 5 0 0 5 15
HP5334B posee una estructura de grupo de funciones, donde la ejecución de cada una de ellas, es indicado por un dato boleano, por ejemplo, si en la segunda condición del algoritmo del software, la respuesta es “si” o “1”, es porque el usuario oprimió el botón que permite la entrada de un valor de tiempo (TIME) a la compuerta (GATE).
Diagrama 6. Diagrama de flujo de HP5334B
Diagrama de Flujo de HP5334B.vi
Inicalizar el Instrumento
No Se finalizó la inicializacion del insrumento?
Lectura del Display
Se activa una funcion del grupo GATE?
Ejecutar GATE.vi
No Finalizó la ejecución de la función?
No Ejecutar MATH.vi Si Se activa una funcion del grupo MATH?
No Finalizó la ejecucion de la función? No Se activa una funcion del grupo FUNCTION/DATA? Ejecutar FUNCTION/ DATA.vi?
No Finalizó la ejecución de la función? Si
No Ejecutar A/ INPUT.vi Si Se activa una funcion del grupo A/ INPUT?
No Si Finalizó la ejecucion de la función? No 1
Diagrama de Flujo de HP5334B.vi (continuación)
Ejecutar INPUT.vi
Se activa una funcion del grupo INPUT?
No 2 Finalizó la ejecucion de la función? No Se activa una funcion del grupo B/INPUT Si Ejecutar B/ INPUT.vi Si 2
No No Ejecutar CAPTURAR.vi Se activó el menú CAPTURAR? No Ejecutar PERFORMANCE TEST.vi Finalizó la ejecucion de la función?
Se activo el menú PERFORMANCE TEST
Finalizó la ejecucion de HP5334B.vi?
Un valor boleano indica cuando el usuario finaliza la aplicación HP5334B, el ultimo proceso interno que realiza la aplicación es la limpieza del bus GPIB que interconecta el contador universal con el controlador, esto significa que el anunciador o led de aviso del instrumento TLK y LSN se apagan, en el momento que el usuario abandona la aplicación.
Figura 46. Pantallazo HP5334B
Cada finalización de transmisión, el controlador o el instrumento añade carriage return (CR) y linefeed (LF) con EOI (End Or Identify).
Es preciso recordar que tanto el instrumento (Contador Universal HP5334B) como la aplicación (instrumento virtual HP5334B), poseen la característica de un estado inicial o libre, es decir, el instrumento en cualquier momento puede tomar una decisión debido a sus chips internos, por ejemplo, la activación del autotrigger, para el conteo de frecuencia de una señal no estable, es respetado en la aplicación HP5334B.
2.3 RESULTADOS Al finalizar la implementación del sistema, el principal objetivo fue alcanzado con resultados óptimos. Poder conectar dos instrumentos de medición, el Analizador de Espectro HP8593E y el Contador Universal HP5334B, con el computador o controlador, mediante una aplicación robusta diseñada en LabVIEW 7.0 EXPRESS y basado en el protocolo GPIB, para líneas de programación como para especificaciones físicas del sistema.
Figura 47. Implementación del sistema sobre protocolo GPIB propuesto
Aplicación HP8593E. En el proceso de programación de la aplicación HP8593E, se llegó a una primera versión, ver figura 48, donde el ambiente grafico era pobre y no poseía las misma características funcionales que posee el HP8593E en su versión final.
Figura 48. Primera Versión de HP8593E
La aplicación HP8593E en su última versión, fue el resultado, de haber analizado y observado, el comportamiento de su primera versión. Ahora es posible grabar en el disco duro del computador, los datos y gráfica de una medición realizada con el analizador de espectro HP8593E, teniendo en cuenta que este proceso de graficar y guardar, tarda aproximadamente 35 segundos. Pero la ejecución de las demás funciones, se ejecutan en menos de un segundo, tiempo record, pues se esperaba aproximadamente dos segundos de retardo.
Cada grafica ocupa un espacio en el disco duro aproximado de 150Kb y el registro de datos en el archivo Excel apenas ocupa 2Kb, (157Kb por medición) lo que nos hace pensar, en el extenso número de mediciones que podemos realizar, si el controlador posee un disco duro con espacio de 80Gb neto. En la figura 49 podemos apreciar, el pantallazo de la representación de los datos de una medición con una frecuencia central de 882MHz, en una gráfica XY, con la posibilidad de arrastrar el puntero del mouse a través de la gráfica, con el objetivo de obtener el valor exacto F vs. A (Frecuencia vs. Amplitud) en el punto indicado por el usuario.
Figura 49. Gráfica XY
El formato de los 401 datos tabulados, junto a la hora y fecha de la medición, guardados en Excel, son el resultado final de la aplicación HP8593E. Para dar una idea del formato de los datos tabulados, la tabla 17 fue importada de Excel con 4 datos de la medición que corresponde a la figura 49.
Tabla 17. Formato de datos tabulados en Excel 30/08/2006 17:59 AMPLITUD -71.97 -73.97 -70.59 -71.78 Fuente: Autor del libro FRECUENCIA 881981296.76 881993765.59 882006234.41 882018703.24
Después de haber adquirido y almacenado los datos de las “n” mediciones, el operario dispone de una planeación de enlace, cuyos resultados son archivados en un documento de texto (*.doc) con un tamaño en el disco duro de 1Kb.
En la tabla 18 se realiza una comparación entre, las actividades Con HP8593E y Sin HP8593E, teniendo en cuenta Tiempos, Errores y Caracteristicas funcionales.
Tabla 18. Resultados Con HP8593E vs sistema anterior
DESCRIPCION Tiempo de configuración básica para medición Error en la configuración básica para medición * Tiempo adquisición datos y grafica Error en la adquisición de datos y grafica ** Tiempo de planeación de enlace, “ángulo de potencia mínima” Tiempo de planeación de enlace. Error de calculo en la planeación del enlace *** Dispositivo y capacidad de almacenamiento
CON HP8593E 10 segundos aprox. 5% 35 Segundos aprox. 0.001% 10 minutos aprox. 20 segundos aprox. 0% Disco duro del computador, de 80Gb para 500 mil mediciones aprox. • Lectura del archivo EXCEL en el disco duro del computador. • Almacenamiento de grafica de los datos en formato JPG. • Impresión de los datos y grafica, desde el computador a través del puerto USB.
SIN HP8593E 15 segundos aprox. 5% 10 segundos aprox. 0% 30 minutos aprox. 30 minutos aprox. 0.001% Tarjeta de Memoria HP, de 32Kb para 10 mediciones aprox. • Lectura de los registros de la tarjeta de memoria, en el instrumento. • No almacenamiento de grafica de los datos. • Impresión de los datos desde el instrumento a través del puerto LPT1
Presentación y visualización de la información
* Este porcentaje de error, es un valor experimental. Ya que es un resultado aproximado, después de que dos personas configuraran el analizador de espectro 20 veces, de las cuales fallaron solo 1 vez. Es similar para ambos casos, ya que en los dos, el usuario es quien configura el equipo para realizar la medición. No Fallas = 20 veces * E% E% = 5%
** El porcentaje de error indica la precisión, en que los dos casos, adquiere y registra los datos. No obstante, para el funcionamiento del software, es transparente, si el analizador de espectro se encuentra o no, calibrado y ajustado Por ejemplo, una medición de 882MHz. Sin HP8593E, el registro de los datos se realiza directamente en la tarjeta de 81
memoria desde el instrumento, sin ninguna variación en el valor. Es decir, la frecuencia 882.000.000 Hz, será registrada como, 882.000.000 Hz Con HP8593E, el registro de los datos por parte del computador, sufre una variación en la medición de la frecuencia, debido a su logaritmo de adquisición. Es decir, la frecuencia 882.000.000 Hz, será registrada como, 881993765,59 Hz. Entonces tenemos, E% = donde, Vlrinst = Valor adquirido por el instrumento y registrado en la tarjeta de memoria. Vlrsoftw = Valor adquirido por el instrumento y registrado en el computador. E% = Porcentaje de error E% = 0.001%
(Vlrinst − Vlrsoftw) × 100
Vlrinst
*** El porcentaje de error en el momento de la solución de las diferentes ecuaciones, con las que diseña la planeación del enlace. Se basa en el número de decimales que se emplean Con HP8593E y Sin HP8593E. Por ejemplo, para 100 realizar la operación 3 Sin HP8593, el resultado de esa operación seria 33.33, debido a que las operaciones se realizan con dos decimales. Con HP8593, el resultado de esa operación seria 33.3333333333333, debido a que las operación se realizan con 13 decimales. entonces,
(VlrcHP − VlrsHP ) *100
VlrcHP
donde, VlrcHP = resultado Con HP8593E VlrsHP = resultado Sin HP8593E E% = porcentaje de error E% = 0.001% 82
Aplicación HP5334B. El desarrollo de HP5334B, estuvo enfocado desde un principio en la realización de un instrumento virtual que fuera 100% similar al instrumento físico, en cuanto a características funcionales como visuales. La meta fue alcanzada, con inconvenientes, tales como:
• Se esperaba que la comunicación con el contador universal HP5334B fuera mas ligera, esto influye en una mínima parte de la automatización de los procesos de medición, si se tiene en cuenta que, el tiempo mínimo de transferencia es de 3 segundos, además, ahora es posible registrar las mediciones realizadas directamente en el disco duro, en un documento de texto (*.doc) que ocupa un espacio aproximado de 500bytes.
Figura 50. Presentación de las mediciones de HP5334B
• En el momento de la elaboración de este libro, no se estableció un formato de presentación de la información capturada, ver figura 49, pero se estima que con el nuevo formato de presentación, el archivo llegué a ocupar un espacio en el disco duro aproximado de 150Kb. Ver anexo E • Los resultados de la ejecución del autotest son almacenados en un archivo de texto (*doc) el cual ocupa un espacio aproximado de 1Kb en el disco duro. El formato de presentación de estos datos se muestran en la figura 51.
Figura 51. Formato de autotest.
En la tabla 19 se realiza una comparación entre, las actividades Con HP5334B, Sin HP5334B y un valor ideal, teniendo en cuenta Tiempos, Errores y Características funcionales.
Tabla 19. resultados Con HP5334B vs sistema anterior
DESCRIPCION Tiempo de configuración básica para medición Error en la configuración básica para medición * Tiempo Adquisición datos Error en la adquisición de los datos ** Tiempo de ejecución y almacenamiento del autotest Error de ejecución de autotest ***
CON HP5334B 20 segundos aprox.
SIN HP5334B 20 segundos aprox.
Valor Ideal -------------------------
5 segundos aprox.
25 segundos aprox.
0.01% • No posee dispositivo de almacenamiento. • El registro de los datos se realiza manualmente, por escrito del usuario. • Visualización de los datos en el display del instrumento. • Registro de los datos en un formato por escrito por el usuario.
Dispositivo y capacidad de almacenamiento
• Disco duro del computador, de 80Gb para 530000 mediciones y autotest • Lectura del archivo WORD en el disco duro del computador. • Impresión de los datos, desde el computador a través del puerto USB.
* Este porcentaje de error, es un valor experimental. Ya que es un resultado aproximado, después de que dos personas configuraran el contador universal 20 veces, y fallaran en distinto numero de veces. Es diferente para los dos casos, ya que, HP5334B posee un ambiente grafico agradable y brinda notas de ayuda para
el usuario, quien configura el equipo para realizar la medición. Sin HP5334B, No de fallas = 20 veces * E% 2 fallas = 20 veces * E% E% = 10% Con HP5334B, No de fallas = 20 veces * E% 1 falla = 20 veces * E% E% = 5%
** El porcentaje de error, representa la precisión, en que los dos casos, adquieren y registran los datos. Como permite ver la tabla 19 el porcentaje de error Con HP5334B es igual al porcentaje que el fabricante da como parámetro, para el instrumento ajustado y calibrado. Por ejemplo, la medición del oscilador local cuya frecuencia es de 10MHz. Sin HP5334B, el registro de los datos se realiza manualmente sobre un formato escrito por medio del usuario. Con variaciones debido a la resolución o número de decimales que emplea el operario a la hora del registro. Por ejemplo E% = donde, Vlrinst = valor visualizado en el display del instrumento, teniendo en cuenta el valor de error que permite el instrumento Vlruser = valor registrado por el usuario E% = porcentaje de error E% =
(Vlrinst − Vlruser ) ×100
(9999999 − 9990000) ×100
E% = 0.1%
Con HP5334B, el registro de los datos, es idéntico al visualizado en el display del instrumento. La única variación que sufre, es la permitida por el fabricante de 0.00001% para un instrumento calibrado y ajustado. Por ejemplo, una frecuencia
de 10MHz, medida por el instrumento, el cual visualiza 9999999 Hz. E% = donde, Vlrinst = valor visualizado en el display del instrumento, sin tener en cuenta el valor de error que permite el instrumento Vlrsoft = valor registrado por el usuario E% = porcentaje de error E% =
(Vlrinst − Vlrsoft ) × 100
(10000000 − 9999999) ×100
E% = 0.00001%
*** El error de ejecución del autotest, representa la resolucion del registro de los datos, similar al anterior ejemplo. Y no, a la funcion como tal, ya que la diferencia de la ejecución del autotest Con o Sin HP5334B, es medida con el tiempo. Sin HP5334B, el error es de 0.1%, valor teniendo en cuenta el error permitido por el fabricante para un instrumento calibrado y ajustado. Con HP5334B, el error es de 0.00001%, igual al error permitido por el fabricante para un instrumento calibrado y ajustado.
Software INSTRUMENTACION 1.0 La creación de INSTRUMENTACION 1.0 surgió a partir de la necesidad de incorporar a HP5334B y HP8593E, y por dar una ambiente gráfico más agradable a la vista del usuario. Su desarrollo fue todo un éxito, puesto que no se presentó anomalías durante su programación y los resultados óptimos fueron los que se esperaban.
Figura 52. INSTRUMENTACION 1.0 dando la Bienvenida
2.4 ANALISIS FINANCIERO Como un primer paso para realizar un análisis financiero de un producto, se recomienda, explorar la actividad de la empresa y el sector en el mercado. Ver anexo F
Descripción del Producto. INSTRUMENTACION 1.0 es un software diseñado en el área de calibración, con el objetivo de automatizar procesos de calibración y mediciones del laboratorio de Ingeniería Integrada Cta. Esto disminuye tiempos de estadía de los equipos en el laboratorio y en la duración del tiempo en un estudio de propagación, por ende, es notable la reducción en los costos.
Estudio de Mercado. Ingeniería Integrada es la empresa responsable de la comercialización de INSTRUMENTACION 1.0, en un primer instante, el software no estará a la venta, puesto que entrará en un periodo de pruebas de 3 meses, siendo herramienta virtual de respaldo tanto en el laboratorio, como en exteriores, si es el caso, de un estudio de propagación. Finalizado el periodo de prueba, y luego de haber realizado las correcciones pertinentes, INSTRUMENTACION 1.0 se dará a conocer en forma de “Software de Demostración” en cada uno de los clientes que dentro de sus infraestructuras existen sistemas o redes que soportan los servicios de telecomunicaciones y aquellos clientes que poseen su propio laboratorio de mediciones. La comercialización estará dirigida a clientes como:
Costos de Producción. Los costos de producción son aquellos gastos relacionados directamente con la elaboración del software. En la tabla 20, se relaciona la inversión necesaria, para la adquisición de los instrumentos que intervienen directamente en la elaboración de INSTRUMENTACION 1.0 Hay que resaltar que esta inversión se realiza solo una vez, con una depreciación del hardware y software de 5 años.
Tabla 20. Hardware y Software de Producción
1 1 1 Fuente: Autor del libro
Computador Tarjeta GPIB Lic. Software LabVIEW 7.0
$1300000 $1265000 $7360000
Hardware y Software de Producción
$9925000
La tabla 21 muestra, la relación de los costos en recursos humanos, que influyen directamente en la producción. El valor indicado es el salario que se le pagará a cada uno de los operarios, por desarrollar el software e implementar un sistema GPIB en un periodo máximo de dos meses.
Tabla 21. Recursos Humanos de Producción
1 1 Fuente: Autor del libro
Ing. Electrónico Técnico Electrónico
$3000000 $1000000
Recursos Humanos de Producción
Gastos Administrativos. Existen gastos administrativos que no intervienen directamente en la producción, pero que cumplen funciones de comercialización del producto, estos gastos son relacionados en la tabla 22, por un periodo mensual, en el porcentaje que corresponde a la producción de
INSTRUMENTACION 1.0, puesto que no es el único producto comercializado por Ingeniería Integrada Cta. No obstante, se debe relacionar los gastos en inmuebles, que servirán de soporte físico para el sistema GPIB, dichos gastos están presentes una vez en la elaboración del producto, con una depreciación de 10 años de los inmuebles.
Tabla 22a. Gastos administrativos Recursos Humanos
Director Comercial Asesor Comercial Contador Público
$350000 $200000 $80000
Gastos Administrativos Recursos Humanos
Tabla 22b. Gastos Administrativos Inmuebles
Escritorio Silla Ergonómica Papelería
$200000 $100000 $20000
Gastos Administrativos Inmuebles
Formas de ofrecer el producto. Para ofrecer los productos la empresa cuenta con un Área Administrativa y Comercial, que está encargada del diseño y ejecución del plan de ventas de la empresa. Esta sección es la encargada de contactar los clientes reales y a los potenciales, para ofrecerles el producto describiendo las características de este y las facilidades y garantías en la entrega y el pago. También se alquilará el producto para aquellos clientes que no lo quieran adquirir permanentemente, si no que lo querrán para suplir necesidades momentáneas. Las otras formas de darse a conocer como empresa son por medio de una publicidad consistente en folletos publicitarios donde se hace una breve descripción del producto, destacando su uso y forma de aplicación. Así mismo, el personal cuenta con tarjetas de presentación donde se detalla la forma en como se puede tener acceso o contacto con la empresa. Venta del producto: $1500000 en el primer año Modo Alquiler del producto: $800000 en el primer año
Canales de distribución. El canal de distribución de la empresa es canal cero o directo, en el cual no hay presencia de intermediarios para la comercialización del producto, o sea es una relación productor-comprador.
• Face To Face. Esta es una manera de ofrecimiento personalizado cara a cara con el cliente donde el ejecutivo encargado del Área de Ventas usa su conocimiento sobre la empresa y el producto para justificar la necesidad de utilización del sistema que adquiere. En ésta modalidad es necesario que el Ejecutivo en Ventas cuente con la suficiente experiencia y capacitación para que determine cuales son las cosas que mas le interesan a la persona o grupo al cual se está dirigiendo. • Telefónicamente. Este es otro medio de ofrecimiento al cliente en el cual se requiere una persona muy especial en su hablar, y forma de ofrecer el servicio ya que aquí a diferencia del FACE To FACE no se va a tener un diálogo directo y por lo mismo es mucho más fácil que los clientes parezcan ajenos a lo que se les está ofreciendo y no reciban la información completa. Es un medio de ofrecimiento un tanto inseguro donde la duración de la conversación es corta con los datos claros y concisos para la obtención de buenos resultados.
Relaciones Públicas. Esta es una labor ejecutada por las directivas o jefes de área de la empresa. Consiste básicamente en entrevistas personales y contactos protocolarios, son los encargados de la toma de decisiones del proceso de ventas en compañías que desean obtener INSTRUMENTACION 1.0 para la automatización de procesos de medición y calibración. Así mismo, se aprovecha al máximo las reuniones del Sector de las Telecomunicaciones para dar a conocer los beneficios del producto ofrecido mediante charlas técnicas con los asistentes a dichos eventos.
Tabla 23. Relación de Gastos, Costos y Utilidades Mes I Mes II Mes III Costos de $11925000 $2000000 $2000000 Producción Gastos $950000 $630000 $630000 Administrativos Total Gastos $12875000 $11605000 $10335000 Costos Ingresos por $1500000 $1500000 $1500000 Ventas Ingreso por $2400000 $2400000 $2400000 Alquiler Utilidad -$8975000 -$7705000 -$6435000 Mes VI Costos de $2000000 Producción Gastos $630000 Administrativos Total Gastos $6525000 Costos Ingresos por $1500000 Ventas Ingreso por $2400000 Alquiler -$2625000 Utilidad Fuente: Autor del libro Mes VII $2000000 $630000 $5255000 $1500000 $240000 -$1355000 Mes VIII $2000000 $630000 $3985000 $1500000 $2400000 -$850000
Mes IV $2000000 $630000 $9065000 $1500000 $2400000 -$5165000 Mes X $2000000 $630000 $1445000 $1500000 $2400000 $2455000
Mes V $2000000 $630000 $7795000 $1500000 $2400000 -$3895000 Mes XI $2000000 $630000 $175000 $1500000 $2400000 $3725000
Mes IX $2000000 $630000 $2715000 $1500000 $2400000 $1185000
En la tabla 23 podemos observar que el total de los gastos y costos, alcanza una suma $12875000. Inversión que se recupera a los 11 meses, condicionando un ingreso por ventas mensuales de $1500000 e ingresos por modo del alquiler del software por un valor de $2400000.
3 CONCLUSIONES El sistema implementado automatiza a través de una comunicación GPIB, la adquisición de datos provenientes de las mediciones realizadas por el contador universal y el analizador de espectro (Listeners and talkers), almacenando y presentando la información en un computador (Controller), con el fin de acelerar los procesos de medición y calibración.
El sistema implementado no interviene en la exactitud de los dos instrumentos; pero proporciona al operario una precisión del 100% en el momento del registro de los datos, eliminando el margen de error sujeto al registro manual de los valores mostrados en el display, ya que los equipos digitalizan los resultados de las mediciones y los transmite en forma de bytes al computador a través del bus GPIB.
El analizador de espectro HP8593E, digitaliza una traza de 401 puntos a una rata de muestreo aproximada de 11.5 puntos por segundo, como consecuencia, el tiempo mínimo de adquisición de datos por parte del software HP8593E fue de 35 segundos, concluyendo que dicha limitación era tolerable, si se tiene en cuenta que este modo de adquisición permite almacenar un numero mayor de registros, que el que permitía la memory card, propia del instrumento.
El diseño del software HP5334B, desarrollado para la adquisición de datos del contador universal HP5334B, tuvo en cuenta el tiempo de compuerta del equipo, debido a que este tiempo es el periodo de muestreo en el momento de la digitalización de las mediciones por parte del chip del instrumento, lo que revela, que dicha característica presente en el contador universal u en otros equipos, reduce la velocidad de transferencia de los datos a través del bus en el sistema GPIB.
La modelación matemática de las señales adquiridas por el analizador de espectro, se orientó, a la estructura de la planeación de un enlace y no a la naturaleza de las mismas, ya que la principal aplicación del software HP8593E, es como herramienta virtual para automatizar los procesos en un estudio de propagación y posteriormente el diseño de una planeación de enlace, mas no como instrumento de medición del laboratorio.
El diseño del software HP5334B, tuvo en cuenta la modelación matemática para comprender físicamente la señal generada por el oscilador local, y el procesamiento digital que el instrumento ejecuta sobre ella. Además, de parámetros óptimos de funcionamiento del instrumento, necesarios para realizar el autotest.
4 RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS
Para manipular INSTRUMENTACION 1.0 y sus aplicaciones HP5334B y HP8593E, no hace falta ser un experto en GPIB. simplemente, tener idea o poseer un conocimiento básico del funcionamiento de los equipos en cuestión, esto es posible a los manuales de operación, guía de usuario y programación que posee el área de calibración de Ingeniería Integrada.
Es recomendable tener muy en cuenta las direcciones de los instrumentos, este error no es tan grave en la ejecución de HP8593E, pero si lo es en HP5334B, pues hace que la comunicación del instrumento con el controlador sea lenta.
HP5334B fue diseñado para ser instrumento virtual, cumpliendo las mismas características del instrumento físico Contador Universal HP5334B, por lo tanto se recomienda, cada vez que ejecute una función, el software quede libre de ejecuciones, para similar, el estado libre o inicial del Instrumento físico. Ya que si el software no esta en estado libre de ejecuciones, esto equivale a oprimir sostenidamente una tecla del panel frontal del instrumento físico.
HP8593E es una aplicación flexible y fácil de manipular y comprender, se establece una recomendación en el proceso de direccionar el analizador de espectro desde INSTRUMENTACION 1.0, estar seguro del valor correcto de la dirección GPIB, que posea el instrumento en ese momento. También, se insta una sugerencia, en el método de graficar los datos, esto se refiere a que se deja la posibilidad de una mejora, en la graficación XY a graficación polar. Sin olvidar, la recomendación, a la hora de darle nombre al registro de las mediciones, que sea de tipo numérico, ya que de esta forma, el analizador funciona óptimamente en el modo de “potencia mínima”.
Cuando las aplicaciones HP8593E o HP5334B son finalizadas por el usuario, un dato boleano “1”, es enviado a INSTRUMENTACION 1.0 dejando la posibilidad de volver a ejecutar la misma aplicación u otra. Es importante tener esto en cuenta, debido a que solo es posible ejecutar una aplicación a la vez.
Es inevitable, que en el computador donde se quiera ejecutar INSTRUMENTACION 1.0 posea LabVIEW RUN-TIME ENGINE 7.0 , ya que estas dos aplicaciones van ligadas, debido a que INSTRUMENTACION 1.0 fue desarrollado bajo la herramienta de programación LabVIEW 7.0 Express.
Se sugiere implementar el sistema con interfaz GPIB-USB HS de National Instruments adoptando el estándar HS488 propuesto por esta empresa, con el fin de aumentar la velocidad de transmisión y de darle movilidad al sistema, puesto que se podría interconectar un computador portátil como controlador con un analizador de espectro en campo abierto. Claro está que la implementación con la interfaz sugerida, acarrea algunos cambios de hardware y software, además, de consideraciones logísticas, en cuanto al análisis de los instrumentos que estarían en capacidad de adaptarsen a esta nueva tecnología.
BIBLIOGRAFIA GOMEZ PAREDES, Juan Carlos. Sistemas de telecomunicaciones, Planeación y cálculo de enlaces. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Santa Fe de Bogotá DC.
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INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS, Normas Colombianas para la presentación de Tesis, Trabajos de Grado y otros Trabajos de Investigación. Quinta actualización. Santa Fe de Bogotá DC : ICONTEC, 2002. NTC 1486 – NTC 4490.
INTERFACEBUS, GPIB - IEEE488 Bus Description, HPIB Electrical Interface and IEEE-488 pinout, enero 2006 [online]. Disponible desde Internet: http://www.interfacebus.com/Design_Connector_GPIB.html
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--------, Programming with NI-488.2 Software – Tutorial – Development Library, marzo 2006 [online]. Disponible desde Internet: http://zone.ni.com/devzone/conceptd.nsf/webmain/FD37C544505542F8862568040 0569E20
SECO GRANJA, Fernando. Conexión de Instrumentos de Medida con Gpib [Online]. Instituto de Automática Industrial, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, octubre 2005; disponible desde Internet: http://www.iai.csic.es/users/fseco/teaching/gpib.pdf
ANALIZADOR DE ESPECTRO: es un instrumento electrónico que permite visualizar en una pantalla las componentes espectrales de las señales presentes en las entradas. En el eje de ordenadas suele presentarse en una escala logarítmica el nivel en dB del contenido espectral de la señal. En el eje de abscisas se representa la frecuencia, en una escala que es función de la separación temporal y el número de muestras capturadas. ANALIZADORES DE SINTONÍA BARRIDA: son analizadores que poseen una frecuencia central móvil, siendo desplazada por medio de un generador de barrido. ANALIZADORES DE TIEMPO REAL O MULTICANAL: están constituidos por una serie de filtros Pasa banda de frecuencias central corrida, de modo que cada filtro deja pasar sólo una banda, y el próximo deja pasar la banda siguiente. AMPLITUD: la amplitud determina la cantidad de energía que contiene una señal, es el valor máximo, tanto positivo como negativo, que puede llegar a adquirir una onda. ATN: attention, el controlador envía una línea ATN en alto cuando usa las líneas de datos para enviar comandos, y envía una línea ATN en bajo cuando un transmisor pueda enviar mensajes de datos. CARRIAGE RETURN (CR): retorno al punto inicial de la línea de programación. CONTADOR DE FRECUENCIA: Un contador de frecuencia o frecuencímetro es un instrumento electrónico, utilizado para la medida de frecuencias. DAV: data valid, indica cuándo las señales en las líneas de datos son estables (válidas) y pueden ser aceptadas con seguridad por los dispositivos. DEPRECIACIÓN: es el valor que indica la desviación del precio de inmuebles en un periodo transcurrido. EOI: end or identify, la línea EOI tiene dos propósitos. El transmisor usa la línea EOI para marcar el final del mensaje y para identificar las respuestas de los dispositivos en un testeo paralelo. ESPECTRO: es un arreglo de señales sinusoidales de diferentes frecuencias y
amplitudes y relacionadas apropiadamente con respecto a la fase, que reunidas constituyen una señal particular en el dominio del tiempo. FFT: Fast Fourier Transform, es una operación matemática desarrollada en una señal en dominio del tiempo para generar los componentes individuales espectrales que constituyen la señal. FRECUENCIA: el término frecuencia se utiliza para indicar la velocidad de repetición de cualquier fenómeno periódico. Se define como el número de veces que se repite un fenómeno en la unidad de tiempo. La unidad de medida es el hercio (Hz), en honor al físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, donde 1 Hz es un evento que tiene lugar una vez por segundo. GATE TIME: tiempo de compuerta, es el tiempo en el cual el contador universal HP5334B, realiza mediciones, y durante ese tiempo no recibe ni transmite mensajes. También, es el tiempo en que el instrumento, recibe y transmite mensajes. GPIB: general porpouse interface bus. HANDSHAKE: es un protocolo orientado a conexión que intercambia información de control con el sistema remoto para verificar que esta listo para recibir antes de transmitir. Cuando el handshaking es exitoso, los sistemas establecen una conexión. HS488: high – speed GPIB, protocolo handshake desarrollado por National Instruments para incrementar la rata de transferencia (8Mbps) en un sistema GPIB IEEE 488: estándar del institute of electrical electronics engineers para GPIB desde 1978. IFC: interface clear, el sistema controlador envía la línea IFC para inicializar el bus y convertirse en CIC. LabVIEW: Laboratory Virtual Instruments Electronics Workbench, herramienta de programación desarrollado por National Instruments aproximadamente hace 20 años. Linefeed (LF): salto a línea, en un código de programación. LSN: listening, indicador del panel frontal del contador universal HP5334B, que anuncia si el instrumento esta recibiendo mensajes.
MARKER (MKR): activa el marcador en la pantalla del analizador de espectro HP8593E. MENSAJES DE INTERFACE: Controlan los mensajes a través del bus. Usualmente llamados comandos o mensajes de comandos. MENSAJES DEVICE – DEPENDENT: A menudo llamados datos o mensajes de datos, contienen información de un dispositivo específico, como instrucciones de programación, resultados de mediciones, estatus del instrumento y archivos de datos. NDAC: not data accepted, indica cuándo un dispositivo ha o no aceptado un mensaje byte. NI 488.2: NI-488.2 es el nombre del software IEEE 488 de National Instruments NRFD: no ready for data, indica cuándo un dispositivo está preparado o no para recibir un mensaje byte. PERIODO: el período de una oscilación es el tiempo transcurrido entre dos puntos equivalentes de la oscilación. Por ejemplo, en una onda, el periodo es el tiempo transcurrido entre dos crestas o valles sucesivos. El periodo de oscilación es el inverso de la frecuencia. REN: remote enable, el sistema controlador envía la línea REN, para colocar los dispositivos en modo de programación local o remota. RF: el término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción del espectro electromagnético en el que se pueden generar ondas electromagnéticas aplicando corriente alterna a una antena. SISTEMA GPIB: consiste en una serie de instrumentos (compatibles con IEEE 488) conectados a un bus, y controlados normalmente, por una PC dotado de una tarjeta GPIB. SPAN: es el rango de frecuencias que comprenden las 10 divisiones de la pantalla del analizador de espectro HP8593E. SRQ: service request, cualquier dispositivo puede conducir una línea SRQ asincrónicamente para solicitar un servicio del controlador. TLK: Talking, indicador del panel frontal del contador universal HP5334B, que anuncia si el instrumento esta transmitiendo mensajes.
Anexo A. Funciones NI-488 CALL Syntax Description
ibask (ud&, opt&, sstr) ibbnaA (ud&, sstr) ibcac (ud&, v%) ibclr (ud%) ibcmd (ud&, sstr, cnt&) ibcmda (ud&, sstr, cnt&) ibconfig (ud&, opt&, v&) ibdev (board%,pad%,sad%,tmo%,eot%, eos%,ud%) ibdma (ud%,v%) ibeos (ud%,v%) ibeot (ud%,v%) ibevent (ud&, eevent&) ibfind (udname$,ud%) ibgts (ud%,v%) ibist (ud%,v%) iblines (ud&, v&) ibln (ud%,pad%,sad%,listen%) ibloc (ud%) ibonl (ud%,v%) ibpad (ud%,v%) ibpct (ud%) ibppc (ud%,v%) 102
Checks current configuration parameters Change access board of device Become Active Controller Clear specified device Send commands from string Send commands asynchronously from string Set current configuration parameters Open and initialize a device descriptor Enable/disable DMA Change/disable EOS mode Enable/disable END message Opens software handle to the device Open device and return unit descriptor Go from Active Controller to standby Set/clear ist Returns status of the GPIB control lines Check for the presence of a device on the bus Go to local Place device online/offline Change primary address Pass control Parallel poll configure
ibrd (ud&, sstr, cnt&) ibrdi (ud%,iarr%,cnt%) ibrdia (ud%,iarr%,cnt%) ibrda (ud&, sstr, cnt&) ibrdf (ud%,flname$) ibrdi (ud%,iarr%,cnt%) ibrdia (ud%,iarr%,cnt%) ibrpp (ud%,ppr%) ibrsc (ud%,v%) ibrsp (ud%,spr%) ibrsv (ud%,v%) ibsad (ud%,v%) ibsic (ud%) ibsre (ud%,v%) ibstop (ud%) ibtmo (ud%,v%) ibtrg (ud%) ibwait (ud%,mask%) ibwrt (ud&, sstr, cnt&) ibwrta (ud&, sstr, cnt&) ibwrtf (ud%,flname$) ibwrti (ud%,wrt%,cnt%) ibwrtia (ud%,wrt%,cnt%)
Read data to string Read data to integer array Read data asynchronously to integer array Read data asynchronously to string Read data to file Read data to integer array Read data asynchronously to integer array Conduct a parallel poll Request/release system control Return serial poll byte Request service Change secondary address Send interface clear Set/clear remote enable line Abort asynchronous operation Change/disable time limit Trigger selected device Wait for selected event Write data from string Write data asynchronously from string Write data from file Write data from integer array Write data asynchronous from integer array
Anexo B. Rutinas NI-488.2
ibstop (ud%) ibtmo (ud%, v%) ibtrg (ud%) ibwait (ud%, mask%) ibwrt (ud&, sstr, cnt&) ibwrta (ud&, sstr, cnt&) ibwrtf (ud%, flname$) ibwrti (ud%, wrt%, cnt%) ibwrtia (ud%, wrt%, cnt%) AllSpoll (board%, addresslist%(0), resultlist%(0)) DevClear (board%, address%) DevClearList (board%, addresslist%(0)) EnableLocal (board%, addresslist%(0)) EnableRemote (board%, addresslist%(0)) FindLstn (board%,addresslist%(0),resultlist%(0), limit%) FindRQS (board%, addresslist%(0), result%) PassControl (board%, address%) PPoll (board%, result%)
Abort asynchronous operation Change/disable time limit Trigger selected device Wait for selected event Write data from string Write data asynchronously from string Write data from file Write data from integer array Write data asynchronous from integer array Serial poll all devices Clear a single device Clear multiple devices Enable operations from the front of a device Enable remote GPIB programming of devices Find all Listeners Determine which device is requesting service Pass control to another device with Controller capability Perform a parallel poll
PPollConfig (board%, address%, dataline%, sense%) Configure a device for parallel polls PPollUnconfig (board%, addresslist%(0)) RcvRespMsg (board%, data$, termination%) Unconfigure devices for parallel polls Read data bytes from already addressed device
ReadStatusByte (board%, address%, result%) Receive (board%, address%, data$, termination%) ReceiveSetup (board%, address%)
Serial poll a single device to get its status byte Read data bytes from a GPIB device Prepare a particular device to send data bytes and prepare the GPIB board to read them Initialize a GPIB system on three levels Send data bytes to a single GPIB device Send GPIB command bytes Send data bytes to already addressed devices Clear the GPIB interface functions with IFC Send data bytes to multiple GPIB devices Send the local lockout message to all devices Prepare particular devices to receive data bytes Place particular devices in the Remote with Lockout state Determine the current state of the SRQ line Cause devices to conduct selftests Trigger a single device Trigger multiple devices Wait until a device asserts Service Request
ResetSys (board%, addresslist%(0)) Send (board%, address%, data$, eotmode%) SendCmds (board%, commands$) SendDataBytes (board%, data$, eotmode%) SendIFC (board%) SendList (board%, addresslist%(0), data$, eotmode%) SendLLO (board%) SendSetUp (board%, addresslist%(0)) SetRWLS (board%, addresslist%) TestSRQ (board%, result%) TestSys (board%, addresslist%, resultlist%(0)) Trigger (board%, address%) Triggerlist (board%, addresslist%(0)) WaitSRQ (board%, result%)
Anexo C. Comandos de Programación del Analizador de Espectro HP8593E
Anexo D. Comandos de programación del Contador Universal HP5334A/B
Anexo E. Proceso de calibración del Contador Universal HP5334A/B
INFORME DE CALIBRACIÓN DL-R-09 VER.1 TIPO MARCA MODELO SERIE CONTADOR DE FRECUENCIA HEWLETT PACKARD 5334B 2839A02362 FECHA DE EMISION Abril 6 de 2006 PAGINA 1 DE 1
DESCRIPCIÓN DE PRUEBA CANAL A RESPUESTA EN FRECUENCIA Y PRUEBA SENSIBILIDAD, 10Hz-20MHz Condiciones de entrada 15mV rms 10 Hz DC acoplado 1 Megohm 20 MHz 15mV rms 30 Hz AC acoplado 1 Megohm 20 MHz 15mV rms 1 MHz AC acoplado 50 Ohm CANAL B RESPUESTA EN FRECUENCIA Y PRUEBA DE SENSIBILIDAD 10Hz-20MHz Condiciones de Entrada 15mV rms 10 Hz DC acoplado 1 Megohm 20 MHz 15mV rms 30 Hz AC acoplado 1 Megohm 20 MHz 15mV rms 1 MHz AC acoplado 50 Ohm Y PRUEBA DE SENSIBILIDAD 80MHz-100MHz Condiciones de Entrada 35mV rms 80MHz DC acoplado 1Megohm 100MHz 35mV rms 80MHz AC acoplado 1Megohm 100MHz 35mV rms 80MHz AC acoplado 50Ohm 100MHz
ITEM MINIMO
9.07 19.97 29.97 19.97 999999.96 19.97
9..999892
10.03 20.03 30.03 20.03 1000000.04 20.03
29..9999612
999998.70
9..9999880
10.03 20.03
29..9999650
30.03 20.03 1000000.04 20.03
999998.69
79999998 99999998 79999998 99999998 79999998 99999998
80000002 100000002 80000002 100000002 80000002 100000002
ANEXO F. Reseña de la empresa
INGENIERIA INTEGRADA Cta.
MISIÓN La prestación integral de servicios tecnológicos, investigación y desarrollo de una manera asistida e innovadora con flexibilidad, fiabilidad y calidad; respondiendo asertivamente a las expectativas de la industria, mejorando las condiciones de vida de los integrantes de la empresa.
VISIÓN Nuestro compromiso para el año 2010, ser competitivos a nivel latinoamericano, líder en investigación y desarrollo tecnológico, con la exportación de servicios de mantenimiento para sistemas de telecomunicaciones y consultoría al cliente.
OBJETIVOS Establecer mecanismos de cooperación interinstitucional con entes académicos, organizaciones no gubernamentales, sector productivo real, bancario, organismos estatales, bilaterales, multilaterales y empresas del sector solidario logrando sinergias entre la investigación científica con las experiencias empresariales del sector productivo.
ÁREA DE MANTENIMIENTO Y CALIBRACIÓN. Brinda mantenimiento (preventivo y correctivo), ajuste y calibración a una gran gama de tarjetas y módulos que actualmente son el soporte de las redes de telecomunicaciones del país. Además se extiende estos mismos servicios a los equipos de medición que se emplean en esta industria.
ESTUDIOS DE PROPAGACION. Contamos con experiencia en estudios de propagación para sistemas de radiocomunicación, donde aportamos el diseño y dimensionamiento de los enlaces, así como el de la infraestructura necesaria para su correcto
ORGANIGRAMA Las áreas en donde, se realizó el proyecto son el área de instrumentación y de mantenimiento de planta de reparación.
Organigrama de Ingeniería Integrada Cta.
Revisoría Fiscal Asamble General
Consejo de Administació n
Dirección Administrativ a
Coordinación de Transmisión
Coordinación Conmutación
Coordinación Recursos Humanos
Coordinación Energía
Coordinación Instrumentación
Coordinación Almacén
Coordinación Radio y Televisión
Coordinación Mantenimiento de Planta de Reparación
Fuente: Dirección de calidad de Ingeniería Integrada Cta.
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