TESIS INGENIERO EN ELECTRÓNICA Julio - Biblioteca
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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA IMPLEMENTACIÓN DE UNA COMUNICACIÓN INALÁMBRICA PARA EL MONITOREO DEL RITMO CARDIACO DE UN ATLETA EN PISTA TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO EN ELECTRÓNICA PRESENTA: Julio César Rodríguez Briceño CD. OBREGÓN, SONORA JULIO DE 2008 Dedicatorias El siguiente trabajo de investigación se lo ofrezco a Dios que me a dado tanto, en él deposito toda mi Fe en cada escena de lo que hago en mi vida y me da fuerza para seguir adelante en mi camino. A mis padres: A ellos que han sufrido, reído, amado a mi lado, a ellos que me dieron la dicha de ser su hijo y formar una familia conmigo, por su amor, su experiencia, sus rezos y la educación que me han dado, les dedico esta obra con la que finalizo una etapa importante y comienzo otra, a mis padres Julio César Rodríguez y Rosa Ícela Briceño. A mi hermana: María José Rodríguez quien siempre procura que esté bien y no me falte nada, te amo por que eres mi sangre y siempre estás ahí para apoyarme. A mis primos y tíos: Agradezco que seamos una gran familia unida, siempre teniendo presente a Dios, agradecer a mis abuelos Antonio, Armida, Francisca y Don Chayo que se esforzaron tanto por darnos una mejor vida a todos nosotros, a mis tíos que siempre me apoyaron en todos los aspectos y a unos que son como mi segunda familia a Héctor Briceño y Dorita Chávez. A mis amigos y hermanos: A ellos que me acompañaron en esta carrera a Antonio Briceño, Federico Alonso, Francisco Martínez, Sergio Enciso, Omar González, José Carlos Briceño, Héctor Edén Briceño, Uriel Palafox, Jesús Rubio, Arturo Gil, a Manuel Villavicencio, a David Gómez, Juan Pérez, Juan Medina, Deyanira Aragón, Miguel y Mario Villegas, a todos ellos mis colegas de la universidad en especial al grupo de amigos del polideportivo ITSON. Agradecimientos A mi asesor: Por darme la oportunidad de trabajar con él, dedicarme su tiempo y conocimiento para la realización de este trabajo, por ser una gran persona en lo profesional y un amigo de humor sarcástico, muchas gracias Dr. Juan José Padilla Ybarra. A mis revisores: Dr. Juan Carlos Murrieta, M.I. Saúl Reyes, Ing. Víctor Maule Arellanes, por su disposición y retroalimentación que aportaron a este trabajo, muchas gracias. Al Instituto Tecnológico de Sonora: Por abrirme las puertas al conocimiento y formar mi carácter profesional, por ser parte de una gran casa de estudio en donde encontré maestros y amigos que me apoyaron y creyeron en mi para lograr esta etapa importante en mi vida. Y no puedo olvidar agradecer a personas que fueron fuente de inspiración y apoyo, al Ing. Aarón Bazúa, a mi primo M.C. Raúl Rivera Rodríguez, al Ing. Jaime Bojorquez, Dr. Luís Eng, por su apoyo constante y a una gran persona que quiero mucho a Dalilah Torres a ella quien me acompaño en malos y buenos momentos, gracias por creer en mi y apoyarme al final de mi carrera, por tu gran amor, muchas gracias mujer. ÍNDICE Pág. LISTA DE FIGURAS…………………………………………………………... vii LISTA DE TABLAS……………………………………………………………. viii RESUMEN……………………………………………………………………… ix CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN………………………………... 1 1.1 Antecedentes Teóricos……………………………………………………... 1 1.2 Planteamiento del Problema………………………………………………... 2 1.3 Justificación……………………………………………………………….... 3 1.4 Objetivo…………………………………………………………………….. 3 1.5 Limitaciones………………………………………………………………... 3 1.6 Delimitaciones…………………………………………………………….... 4 CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO…………………………….. 5 2.1 Comunicación……………………………………………………………..... 5 2.1.1 Comunicación Inalámbrica…………………………………………... 5 2.1.2 Onda Electromagnética……………………………………………..... 6 2.1.3 Tipos de OEM………………………………………………………... 7 2.1.4 Radiofrecuencia……………………………………………………..... 9 2.1.5 Radiocomunicación…………………………………………………... 9 2.2 Modulación…………………………………………………………………. 10 2.2.1 Tipos de Modulación………………………………………………..... 10 v 2.2.2 Modulación por Desplazamiento de Amplitud (ASK)……………….. 11 2.3 Demodulación……………………………………………………………...... 13 2.4 Codificación………………………………………………………………..... 13 2.5 Procesamiento de Señales…………………………………………………… 13 2.5.1 Ruido………………………………………………………………...... 13 2.5.2 Interferencia………………………………………………………....... 14 2.6 Antena……………………………………………………………………...... 14 CAPÍTULO III. DESARROLLO………………………………..... 15 3.1 Diseño……………………………………………………………………….. 15 3.1.1 Sistema Total…………………………………………………………. 16 3.1.2 Sistema de Comunicación…………………………………………….. 18 3.2 Etapa de Transmisión………………………………………………………... 18 3.2.1 Adecuación de la Señal Digital de Entrada…………………………… 19 3.2.1.1 Multivibrador Monoestable 74LS122………………………... 20 3.2.1.2 Codificación de la Señal a 8 bits……………………………... 21 3.2.2 Transmisión por RF…………………………………………………... 22 3.2.3 Antena Omnidireccional……………………………………………… 24 3.3 Etapa de Recepción………………………………………………………….. 25 3.3.1 Receptor de RF……………………………………………………….. 25 3.3.2 Decodificación de la Señal a 8 bits…………………………………… 26 CAPÍTULO IV. PRUEBAS Y RESULTADOS…………………... 27 4.1 Pruebas en Etapa de la Adecuación de la Señal en Multivibrador…………... 27 4.2 Pruebas en Codificación y Decodificación…………………………………... 30 4.3 Pruebas en Transmisión de Datos en Pista…………………………………... 31 4.4 Transmisión con Antena Omnidireccional…………………………………... 35 4.5 Consumo Eléctrico…………………………………………………………... 35 vi CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………........ 37 REFERENCIAS…………………………………………………… 38 ANEXOS……………………………………………………………. 39 Hojas de Especificaciones Multivibrador 74LS122……………………………... 39 Hojas de Especificaciones Codificador HT-12E………………………………… 45 Hojas de Especificaciones Decodificador HT-12D…………………………….... 52 Hojas de Especificaciones Transmisor ASK TWS-HS-2 (434A)……………….. 57 Hojas de Especificaciones Receptor ASK TWS-HS-2 (434A)………………….. 60 vii LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 2.1.- Propagación de OEM por el espacio………………………………... 6 Figura 2.2.- Señales en Modulación ASK……………………………………….. 12 Figura 3.1.- Diagrama a bloques de un sistema para el monitoreo del ritmo cardiaco de un atleta en pista……………………………………….. 15 Figura 3.2.- Proceso de las tres tapas que conforman el sistema de monitoreo inalámbrico…....……….….……………………………. 16 Figura 3.3.- Diagrama del sistema de comunicación……………………………. 18 Figura 3.4.- Multivibrador Monoestable 74LS122………………………………. 21 Figura 3.5.- Encoder Holteck HT-12E…………………………………………... 22 Figura 3.6.- Pines del TWS-HS2………………………………………………… 23 Figura 3.7.- Irradiación de una antena omnidireccional…………………………. 24 Figura 3.8.- Etapa de Recepción de RF………………………………………….. 26 Figura 4.1.- Señales del multivibrador comparación de ancho de pulso………… 28 Figura 4.2.- Señales del multivibrador tiempo entre pulso y pulso……………... 29 Figura 4.3.- Pruebas a la codificación y a la decodificación……………………. 30 Figura 4.4.- Diagrama del sistema de comunicación inalámbrica………....…….. 32 Figura 4.5.- Comparación del Periodo de Señales Codificadas.…………………. 33 Figura 4.6.- Comparación del Periodo de Señales Digitales……………………. 34 Figura 4.7.- Pruebas en alcance de transmisión en pista de atletismo................... 36 viii LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1.1.- Productos existentes en el mercado…………………………………. 2 Tabla 2.1.- Clasificación de OEM………………………………………...…….. 8 Tabla 2.2.- Clasificación de OEM en Telecomunicaciones……………..……… 9 Tabla 4.1.- Consumo eléctrico del sistema de comunicación inalámbrica……… 35 RESUMEN Un problema específico en un sistema de monitoreo a distancia, es cerciorarse de que la información llegue a su destino sin sufrir cambios que puedan mal interpretarse al momento de hacer uso de ella, en este caso la información es una señal cuadrada, pulsos que representan la actividad cardiaca de un atleta en pista, la información es utilizado por un sistema de comunicación inalámbrica capaz de transmitir en un área tal que abarque la pista de atletismo al mismo tiempo que brinde seguridad a la transmisión, de esta manera el sistema tendrá la opción de monitorear en tiempo real y de manera constante durante su utilización. El dispositivo a implementar consta de 2 etapas, transmisión y recepción, para establecer la comunicación es necesaria la compatibilidad del transmisor y el receptor, esto es que cuenten con las mismas características y puede ser además que provengan del mismo fabricante, hacer uso de dispositivos que brinden seguridad de transmisión en caso de que la señal sufra algún tipo de interferencia luego la implementación de antenas adecuadas a transmitir sobre la pista de atletismo. La información a transmitir es una señal digital Transistor-Transistor Logic (TTL), haciendo uso de los dispositivos TWS-434 (transmisor) y RWS-434 (receptor) que ambos disponen de modulación Amplitude Shifth-Keying (ASK) a una frecuencia de transmisión ya preestablecida, adicionando una etapa de codificación y decodificación de la señal basados en los dispositivos HT-12E y HT-12D, además de hacer uso de antenas omnidireccionales para transmitir en cualquier dirección sobre el área de la pista esto en línea de vista. El sistema de RF implementado logra transmitir la información (sin sufrir cambios significativos) en un área necesaria para realizar el monitoreo, debido a las antenas omnidireccionales el transmisor puede ser colocado en pecho o espalda del atleta sin afectar la transmisión, además de ser un sistema que cumple en cuestiones legales de salud y la ley federal de telecomunicaciones. CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 Antecedentes Teóricos El Instituto Tecnológico de Sonora (ITSON), como una de las grandes casas de estudio del Noroeste del país, otorga un gran apoyo al Departamento de Deportes de la institución y a sus atletas de alto rendimiento, debido a su desempeño han logrado poner en alto el nombre del instituto en encuentros universitarios a nivel regional y nacional. Atletismo, es una de las disciplinas que destacan dentro de las justas deportivas, sus atletas son sometidos a un entrenamiento de alto rendimiento. En la actualidad los entrenadores basan sus diagnósticos en pruebas médicas, físicas, y psicológicas, un dato de importancia es el ritmo cardiaco que presentan los atletas, antes, durante y después de las pruebas de entrenamiento, con base en eso toman el pulso en las muñecas o en la parte del cuello, otro método es que el atleta hace uso de una faja a la altura del pecho donde adquiere los datos, éstos son enviados de manera inalámbrica a un reloj que lleva puesto en la muñeca facilitando la toma del ritmo cardiaco. El detalle del sistema faja-reloj, es su corto alcance de transmisión a 1m de la faja, sólo el atleta puede tener lectura del ritmo cardiaco durante el entrenamiento, y el costo de adquisición de este sistema varía conforme la marca y a las características del dispositivo, como lo muestra la tabla 1.1. 2 Tabla 1.1.- Productos existentes en el mercado. Marca Costo (pesos) Origen Polar $3,200.00 México Casio $1,800.00 EUA Acumen $1,200.00 EUA Cardiosport $990.00 Inglaterra Todos los dispositivos tienen la misma función, transmitir los datos por radiofrecuencia, cada reloj trae una frecuencia establecida y previamente codificada, en donde el transmisor es la faja y el receptor es el reloj, cuentan con una potencia de transmisión tan baja que no sobrepasa 1m de distancia del sujeto que porta la faja, que en este caso es el atleta. Donde el entrenador, en un punto distante es quien desea obtener lectura del desempeño del atleta. La tecnología inalámbrica en los últimos años ha crecido de manera que, toda persona puede tener acceso a ella, esto debido a las necesidades y demandas del consumidor, es por eso que muchos de los dispositivos de uso cotidiano están a la tendencia de ser inalámbricos por la comodidad y ventajas que esta tecnología brinda, de manera que la podemos encontrar en nuestras casas, en medios de transporte, en oficinas, en clubes, en escuelas, en propósitos militares; en este caso en particular en el deporte y a la vez, en el área médica. 1.2 Planteamiento del Problema El Departamento de Deportes de ITSON no cuenta con un sistema de monitoreo del ritmo cardiaco que brinde disponibilidad de transmitir datos en tiempo real a un mayor rango, hablando de una distancia mínima de 60.5m en la pista olímpica, para esto se pretende diseñar un sistema que permita al entrenador monitorear a distancia el ritmo cardiaco de un atleta en pista durante el entrenamiento en tiempo real. 3 1.3 Justificación Actualmente existe un sistema en el mercado con un rango de transmisión de datos que sea de utilidad para monitorear el ritmo cardiaco a distancia durante el entrenamiento de los atletas y que cumpla con las características que el entrenador demanda para realizar diagnósticos de los mismos, el inconveniente es el costo elevado de adquisición del sistema. 1.4 Objetivo Diseñar un sistema de comunicación inalámbrica de bajo costo para la transmisión del ritmo cardiaco a ser monitoreado en cualquier punto distante dentro del área de la pista, con esto se pretende que el entrenador tenga la opción de monitorear en tiempo real y de forma constante a los atletas sin interrumpir la práctica, de esta manera el atleta sólo se enfocará a entrenar y el entrenador a estudiar el desarrollo de su ritmo cardiaco. 1.5 Limitaciones Limitaciones que presenta el sistema de comunicación inalámbrica en ambas etapas, de transmisión y recepción son: o El transmisor y el receptor son dispositivos que de fábrica vienen con una frecuencia ya preestablecida al igual que su tasa de transferencia. o Ambos dispositivos sólo son usados para la transmisión de señales digitales TTL. 4 o La frecuencia de transmisión no está libre de recibir interferencia por parte de otros equipos de RF, pues dicha frecuencia se encuentra en la banda Ultra High Frecuency (UHF). o En este trabajo no se realizará un estudio de la radiación del campo electromagnético a falta de equipo de medición, sin embargo se definirán conceptos de OEM, antenas omnidireccionales para la comprensión de los mismos. 1.6 Delimitaciones Las delimitaciones que presenta el proyecto de investigación son de acuerdo a los dispositivos a implementar. o El sistema es implementado para transmitir dentro de la pista de entrenamiento. o El sistema presentará comunicación simplex, es decir en una sola dirección. o El trabajo de investigación está basado a la implementación del sistema para el logro de una comunicación inalámbrica, no al análisis del espectro electromagnético que tiene dicha comunicación. CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO En este capítulo se hará referencia a los conceptos básicos de señales electromagnéticas, definiciones de comunicación paralela, serie, análisis de señales (para este caso una señal digital TTL), características de la comunicación inalámbrica, definiciones de codificación y decodificación. Tipos de ruido, los sistemas de modulación, además de que se componen una antena de transmisión. 2.1 Comunicación Es un medio del cual dos o más personas pueden intercambiar frases a través de un proceso en el cual se ven relacionados el emisor que es la persona que envía el mensaje, el receptor que es la persona que lo recibe y que a su vez se vuelve emisor, el cual lo mandan a través de un canal por medio de códigos. 2.1.1 Comunicación Inalámbrica Empecemos por decir que las Telecomunicaciones es un término relativo a la emisión y/o recepción a distancia de sonido, texto, datos o imágenes, es en si el objeto de una comunicación a distancia. [Huidobro, 2001]. 6 Ahora cuando se hace referencia a una comunicación inalámbrica, es el tipo de comunicación que no se utiliza un medio de propagación físico, si no que se utiliza la modulación y las ondas electromagnéticas las cuales se propaga por el espacio (Radiofrecuencia). En general, la tecnología inalámbrica utiliza ondas de radiofrecuencia de baja potencia, bandas específicas de transmisión, unos de uso libre para transmitir y otros bajo estándares internacionales entre dispositivos. 2.1.2 Onda Electromagnética Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del vacío de un medio. Un campo eléctrico que varía en el tiempo, producirá una corriente de desplazamiento que, según la ley de AmpéreMaxwell será fuente de un campo magnético; a su vez, éste último, al ser variante, producirá un campo eléctrico, de acuerdo a la ley de Faraday, de este modo ambos campos se sostienen uno al otro. Entonces las ondas electromagnéticas ocurren como consecuencia de dos efectos: o Un campo magnético variable genera un campo eléctrico. o Un campo eléctrico variable produce un campo magnético. Figura 2.1.- Propagación de OEM por el espacio. 7 Las ondas radiadas consisten en campos eléctricos y magnéticos oscilatorios que están en ángulo recto (perpendiculares) entre sí y también son perpendiculares (ángulo recto) a la dirección de propagación de la onda, esto significa que las ondas electromagnéticas son por naturaleza transversales. 2.1.3 Tipos de OEM Las ondas electromagnéticas cubren un amplio espectro de frecuencias, éstas se clasifican dependiendo de su longitud de onda (λ), que esta relacionada con la frecuencia de oscilación (ƒ) por una constante que es la velocidad de la luz (c), dado que todas las OEM tienen igual velocidad. De manera que se expresa de la siguiente forma: c = λ x ƒ. Veamos cada una las diferentes ondas en orden decreciente de su longitud de onda y por lo tanto, orden creciente de su frecuencia, y como se producen: o Ondas de radio, son el resultado de la aceleración de cargas a través de alambres conductores. Son generados por dispositivos electrónicos. o Microondas que son ondas de radio de longitud corta también generadas por dispositivos electrónicos, se utilizan en sistemas de radar y para hornos a microondas. o Ondas infrarrojas llamadas también térmicas, llegan hasta la luz visible (el rojo del espectro), se producen por la vibración de los electrones de las capas superiores de ciertos elementos, estas ondas son absorbidas fácilmente por la mayoría de los materiales. La energía infrarroja que absorbe una sustancia aparece como calor, ya que la energía agita los átomos del cuerpo, e incrementa su movimiento de vibración o translación, lo cual da por resultado un aumento de la temperatura. 8 o Ondas visibles, son la parte del espectro electro-magnético que puede percibir el ojo humano. La luz se produce por la disposición que guardan los electrones en los átomos y moléculas. Las diferentes longitudes de onda se clasifican en colores que varían desde el violeta el de menor longitud de onda hasta el rojo el de mayor longitud de onda (de 4 a 7x10-7 metros). La máxima percepción del ojo humano se produce en la longitud de onda del amarilloverdoso. o Ondas ultravioletas, que se producen por vibraciones de mayor frecuencia, producidas por ejemplo en el sol. o Rayos X cuya fuente más común es la desaceleración de electrones que viajan a altas velocidades (alta energía) al chocar en un bombardeo de un blanco metálico. o Rayos Gamma que son ondas electromagnéticas emitidas por núcleos radioactivos durante ciertas reacciones nucleares. Tabla 2.1.- Clasificación de OEM Longitud de Onda Frecuencia Muy Baja Frecuencia > 10 km < 30 kHz Onda Larga de Radio < 10 km > 30 kHz Onda Media (AM) < 650 m > 650 kHz Onda Corta de Radio < 182 m > 1.7 MHz Muy Alta Frecuencia < 10 m > 30 MHz Ultra Alta Frecuencia <1m > 300 MHz Microondas < 30 cm > 1.0 GHz Infrarrojo Lejano < 1 mm > 300 GHz Infrarrojo Medio < 50 µm > 6.00 THz Infrarrojo Cercano < 2.5 µm > 120 THz Luz Visible < 780 nm > 384 THz Ultravioleta Cercano < 380 nm > 789 THz Ultravioleta Extremo < 200 nm > 1.5 PHz Rayos X < 10 nm > 30 PHz Rayos Gamma < 10 pm > 30 EHz Clasificación 9 2.1.4 Radiofrecuencia 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. 2.1.5 Radiocomunicación La radiocomunicación es la técnica que permite el intercambio de información entre dos puntos geográficos distantes mediante la transmisión y recepción de ondas electromagnéticas. En todo sistema de transmisión por radio, debe existir un transmisor y una antena asociada al mismo. El transmisor emite entre su potencia de salida a la antena, la que genera una señal hacia el exterior. El proceso contrario se da cuando una antena receptora captura las señales y las deriva a un equipo capaz de extraer la información contenida en la misma. Entre ambas antenas se propagan las señales electromagnéticas. La siguiente tabla muestra el uso del espectro radioeléctrico en telecomunicaciones. Tabla 2.2.- Clasificación de OEM en Telecomunicaciones. Sigla Rango Denominación Empleo VLF 10 kHz a 30 kHz Muy baja frecuencia Radio gran alcance LF 30 kHz a 300 kHz Baja frecuencia Radio, navegación MF 300 kHz a 3 MHz Frecuencia media Radio de onda media HF 3 MHz a 30 MHz Alta frecuencia Radio de onda corta VHF 30 MHz a 300 MHz Muy alta frecuencia TV, radio UHF 300 MHz a 3 GHz Ultra alta frecuencia TV, radar SHF 3 GHz a 30 GHz Súper alta frecuencia Radar EHF 30 GHz a 300 GHz Extra alta frecuencia Radar 10 2.2 Modulación La modulación es la variación en el tiempo de ciertas características (amplitud, frecuencia o fase) de una señal eléctrica, el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Es el proceso que consiste en combinar una señal que representa los datos (moduladora) con otra señal (portadora), la señal obtenida es una señal modulada. Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir. 2.2.1 Tipos de Modulación Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos los distintos tipos de modulación: o Modulación de amplitud (AM). Modulación en doble banda lateral (DSB). Modulación banda lateral única (SSB o BLU). Modulación de banda lateral vestigial (VSB, VSB-AM o BLV). o Modulación de fase (PM). o Modulación de frecuencia (FM). o Modulación de amplitud en cuadratura (QAM). o Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como 'Modulación por multitono discreto' (DMT). También se emplean técnicas de modulación por impulsos, pudiendo citar entre ellas: 11 o Modulación por impulsos codificados (PCM). o Modulación por anchura de impulsos (PWM). o Modulación por amplitud de impulsos (PAM). Cuando la señal moduladora es una indicación simple on-off a baja velocidad, como una transmisión en código Morse o radioteletipo (RTTY). La modulación se denomina manipulación o modulación por desplazamiento, así tenemos: o Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK). o Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK). o Modulación por desplazamiento de fase (PSK). o Modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK o APK). 2.2.2 Modulación por desplazamiento de Amplitud (ASK) Es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora. La amplitud de una señal portadora análoga varía conforme a la corriente de bit (modulando la señal), manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede ser usado para representar los valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la señal modulada, el valor lógico 0 es representado por la ausencia de una portadora, así que da ON/OFF la operación de pulsado y de ahí el nombre dado. En este caso la señal moduladora vale: 12 Mientras que el valor de la señal de transmisión (señal portadora) es dado por vp(t) = Vp sen(2π fp t), donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora. Como es una modulación de amplitud, la señal modulada tiene la siguiente expresión v(t) = Vp vm(t) sen(2π fp t), como ya vimos la en señal moduladora vm(t) al ser una señal digital toma únicamente los valores 0 y 1, con lo cual la señal modulada resulta : Figura 2.2.- Señales en modulación ASK. Como la modulación AM, ASK es también lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, condiciones de propagación en diferentes rutas de Red Telefónica Conmutada (RTC), etc. Esto requiere la amplitud de banda excesiva y es por lo tanto un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos de demodulación son relativamente baratos. La técnica ASK también es usada comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica, valor 1 binario para un pulso corto de luz y valor 0 binario por la ausencia de luz. [Stremler, 1998]. 13 2.3 Demodulación La demodulación es el proceso de recuperación de la señal moduladora de una señal modulada, al cual también el proceso es llamado detector. 2.4 Codificación Como término de informática es un procedimiento que consiste en el ordenamiento de datos para su aceptación y ejecución por un sistema automático de cómputo. Esto es haciendo uso de códigos binarios, decimal, hexadecimal, octal, etc. 2.5 Procesamiento de Señales El procesado de señales (también llamado tratamiento o procesamiento de señales) es la disciplina que desarrolla y estudia las técnicas de tratamiento (filtrado, amplificación, etc.), el análisis y la clasificación de las señales. Como ya se mencionó con anterioridad una señal es un flujo de información proveniente de una fuente, la cual puede tener una naturaleza diversa: mecánica, óptica, magnética, eléctrica y acústica. Por lo general, para poder ser procesadas, las señales se transforman en señales eléctricas mediante transductores. 2.5.1 Ruido En informática: de modo general, el ruido puede ser considerado como datos sin significado; esto es, datos que no se están utilizando para transmitir una señal, sino que se producen simplemente como un subproducto no deseado de otras actividades. En telecomunicación es la perturbación que sufre la señal en el proceso comunicativo, una señal indeseable que puede alterar los resultados deseados. [Schwartz, 1983]. 14 2.5.2 Interferencia En las telecomunicaciones y áreas afines, la interferencia es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una señal durante su trayecto en el canal existente entre el emisor y el receptor. En la mecánica ondulatoria la interferencia es lo que resulta de la superposición de dos o más ondas, resultando en la creación de un nuevo patrón de ondas. Aunque la acepción más usual para interferencia se refiere a la superposición de dos o más ondas de frecuencia idéntica o similar. [Herrera, 2004]. 2.6 Antena Una antena es un dispositivo capaz de emitir o recibir ondas de radio. Está constituida por un conjunto de conductores diseñados para radiar (transmitir) un campo electromagnético cuando se le aplica una fuerza electromotriz alterna. De manera inversa, en recepción, si una antena se coloca en un campo electromagnético, genera como respuesta a éste una fuerza electromotriz alterna. El tamaño de las antenas está relacionado con la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida, debiendo ser, en general, un múltiplo o submúltiplo exacto de esta longitud de onda. Por eso, a medida que se van utilizando frecuencias mayores, las antenas disminuyen su tamaño. Algunas antenas de comunicación son: Monopolo, Dipolo, Hélice, Parabólica, Espiral, Bocina o Corneta. [Egan, 2003]. CAPÍTULO III DESARROLLO 3.1 Diseño A continuación se presenta el método a seguir la investigación, para el desarrollo del dispositivo de comunicación, el cual permita alcanzar los objetivos de dicho proyecto, en si, el dispositivo integra una de las tres etapas que conforman un sistema para el monitoreo del ritmo cardiaco de un atleta en pista, sus etapas son: adquisición de la señal, comunicación inalámbrica e interfaz visual. Figura 3.1.- Diagrama a bloques de un sistema para el monitoreo del ritmo cardiaco de un atleta en pista. 16 3.1.1 Sistema Total Como se muestra en la figura 3.1, el desarrollo del sistema para el monitoreo del ritmo cardiaco se planteó en tres etapas. o Adquisición de la señal; se digitaliza el complejo QRS de la señal eléctrica que arroja el corazón, logrando obtener una señal TTL de la actividad cardiaca. o Comunicación inalámbrica; por RF se transmite el dato en el área de la pista, que en este caso es la señal TTL que representa la actividad cardiaca del atleta. o Interfaz visual; el ritmo cardiaco del atleta es desplegado por medio de una PC, donde los pulsos por minutos son graficados y guardados en una base de datos. Para explicar mas detallada la primera y tercera etapa del sistema total se muestra la figura 3.2. Figura 3.2.- Proceso de las tres etapas que conforman el sistema de monitoreo inalámbrico. 17 La primera etapa del sistema es la adquisición de la señal a monitorear, señal que obtenemos mediante electrodos, conductores eléctricos de contacto con fines médicos, los eléctrodos llevan a una etapa amplificadora donde se considera entre las derivaciones de los electrodos una señal de entrada de aproximadamente de 1mV esta señal es amplificada a 2V por el dispositivo INA122, amplificador de instrumentación. La señal amplificada pasa por un filtro pasa-bandas, el cual está compuesto por 2 filtros conectados en cascada, el primero de ellos es un filtro butterworth pasa-bajas con frecuencia de corte a 21 Hz, el segundo filtro es un butterworth pasa-altas con frecuencia de corte a13 Hz, éste par de filtros están diseñados de acuerdo a la aplicación que se requiere, detectar la señal QRS del complejo de señales que emite la señal base ECG para la obtención de los PPM. La última etapa de la adecuación de la señal, es un detector con histéresis, esta etapa compara y transforma los picos en voltaje TTL, pasando así la señal a la siguiente fase, que es transmitir la señal por RF, tanto el filtro basa-bandas como el detector con histéresis están diseñados en el OPA142, que cuenta con cuatro amplificadores operacionales. En la etapa de la interfaz visual es donde se monitorea la señal del ritmo cardiaco y ofrecemos al usuario una interfaz visual para la realización de análisis y diagnósticos respecto al desempeño obtenido del atleta en el entrenamiento. La señal a monitorear la obtenemos a la salida del Decodificador (HT12D), en la etapa posterior al receptor de radio frecuencia, la señal cuadrada (0V a 5V) que representa el ritmo cardiaco del atleta pasa por el microcontrolador (PIC18F2550) que realiza la función de un contador al efectuar un cálculo promedio dinámico de conteos y los traduce a PPM; el PIC almacena el tiempo que dura el contar 10 pulsos, hace un promedio, borra la primera muestra y la sustituye por la nueva que sería la última cifra, después de cada promedio transmite los datos a una PC vía USB. Cada dato enviado a la PC es desplegado y graficado como PPM por Visual Basic, este viene siendo ahora lo estético del hardware para el usuario, además de desplegar datos, Visual Basic ejecuta los comandos para el registro de celdas en la base de datos, esto es la realización de un archivo de almacenaje en ACCESS que es invocado por Visual Basic, toda la información se guarda temporalmente en tablas de cada prueba que es realizada 18 3.1.2 Sistema de Comunicación El diseño del sistema de comunicación es seccionada en dos etapas, la etapa de transmisión y recepción, éstas a su vez son divididas en otros procesos los cuales se muestran en la siguiente figura 3.3. Figura 3.3.- Diagrama del sistema de comunicación. 3.2 Etapa de Transmisión Para el desarrollo de la etapa de transmisión se pensó en las características que el transmisor debe presentar, el trasmisor debe ser compacto, debido a la comodidad que debe tener el dispositivo para el atleta, baja potencia, gran eficiencia de transmisión a distancias mayores de 50 metros, analizar las pérdidas por transmisión que se presentaran, esto para asegurar la comunicación fiable en la pista de atletismo entre transmisor y receptor. Por último, el tipo de modulación que ocupamos y la frecuencia a la que trabajará el transmisor. Debido a que la información a transmitir es una señal TTL, es necesario que el transmisor use modulación digital, que puede ser modulación por ASK, FSK o PSK. 19 Para este caso se hace uso de un transmisor de control remoto con modulación ASK, por ser una tecnología barata y sencilla, este tipo de modulación es utilizada en sistemas ON-OFF, lo cual se adecua a nuestra señal a transmitir por la ausencia o presencia de los pulsos que presentan el mismo comportamiento. 3.2.1 Adecuación de la Señal Digital de Entrada En la transmisión de datos por RF puede darse el caso que sufra interferencia por diversos motivos, lo cual causa errores en la etapa de recepción obteniendo así valores falsos, para esto se debe ver la manera de cómo asegurar la comunicación. Al hacer una comunicación usando únicamente los dispositivos de transmisión de datos, obtenemos ruido a la salida del receptor, es común que el problema se puede estar generando en mayor parte por alguna interferencia con la señal en el espacio libre de transmisión por la utilización de una banda civil, seria necesario integrar a la comunicación un dispositivo que sea compatible con el sistema y que realice la función de encriptar y filtrar la señal. La señal puede ser afectada de igual manera en la transmisión pero con el dispositivo en el receptor actuando como filtro lograríamos obtener la señal base; los datos que estamos deseando transmitir, si lo requiere la encriptación en la etapa previa a la transmisión, la señal base necesitaría ser adecuada por otro dispositivo que realice la modificación de la señal para poder ser codificada. La señal TTL antes de ser transmitida requiere en este caso ser procesada por dos etapas, un multivibrador monoestable y un codificador, esta parte la conocemos como adecuación de la señal, que nos servirá para asegurar una comunicación entre el transmisor y el receptor del cual se harán uso. 20 3.2.1.1 Multivibrador Monoestable 74LS122 La función del multivibrador monoestable es controlar el tiempo en alto de un pulso que se presenta a la entrada mediante el cálculo por valores de capacitores y resistencias externas al dispositivo. Ahora cada pulso de la señal TTL será modificado; calculado en un tiempo en alto mayor del que presentan, de manera que la señal obtenida sea la que necesitamos para ser codificada. En la figura 3.4 se muestra los pines y la configuración para el funcionamiento del 74LS122, si se tiene tw (ns), que es tiempo en alto deseado, en los elementos externos el fabricante recomienda usar 1µF para el capacitor Cext, y así determinar Rext de la fórmula (3.1a). Esta fórmula es válida cuando Cext ≥ 1µF, K es un factor multiplicador que el fabricante nos otorga, este toma valor dependiendo de Cext como se muestra en la gráfica del factor K-Cext en los anexos del 74LS122, K en este caso viene siendo un factor de 0.33. [ tw = K * Cext * Rext ] Rext = tw . 0.33 * 1µF (3.1a) (3.1b) 21 Figura 3.4.- Multivibrador Monoestable 74LS122. 3.2.1.2 Codificación de la Señal a 8 bits El objetivo de usar un encriptado, es mejorar la seguridad de transmisión haciendo el sistema de comunicación más eficiente, debido a las pruebas previas a la transmisión, da una señal base afectada por el ruido, interferencia que causa el uso de un transmisor comercial aplicado para control remoto, con el codificador se prevé la interferencia o la influencia que se tendrían por otros dispositivos de comunicación. 22 Figura 3.5.- Encoder Holtek HT-12E. El codificador HT-12E, dispositivo que convierte datos de paralelo a serial es usado comúnmente en aplicaciones para sistemas de control remoto, aplicaciones tales como sistema de seguridad, alarma para carros, control de portones y para tonos telefónicos, es capaz de codificar información con 8 bits de dirección poniendo cada entrada en cualquiera de los dos estados lógicos, esto nos da un número de 28 = 256 combinaciones para el encriptamiento, además de 4 bits para la transmisión de datos o direcciones, en este caso se utilizará uno de los 4 bits para la trasmisión de la señal TTL, para activar la transmisión es necesario poner el Enable negado (pin 14) a tierra, así todos los bits programados de datos y direcciones serán transmitidos junto con los bits de sincronización por vía RF. 3.2.2 Transmisión por RF Anteriormente se mencionó que la señal a transmitir es digital (serie de pulsos con valores binarios 0V y 5V), entonces para la transmisión de los datos haremos uso de un transmisor con modulación digital. 23 El módulo de transmisión TWS-HS2 de WenShing.Co, es un dispositivo de radio control remoto, que por su diseño y características, este sistema de comunicación es aplicable tanto al proyecto como al sistema total a realizar. Las características que el fabricante nos da sobre el transmisor se muestran en los anexos del TWS-HS2. La comunicación es simplex, trabaja con modulación digital ASK y que la frecuencia de operación ya está preestablecida. Otra cuestión a tomar en cuenta es el tamaño, pues siendo un dispositivo pequeño, no debe presentar problemática o incomodidad al atleta en el momento de realizar el entrenamiento. El circuito transmisor hace el proceso interno de modular en ASK y de transmitir la señal por RF, estos procesos internos que realiza el dispositivo es mezclar la señal moduladora (señal digital) con la señal portadora (señal sinusoidal de alta frecuencia), luego de ser mezclada es filtrada a la frecuencia de la portadora para después amplificar la señal y ser transmitida por el espacio. La frecuencia de transmisión es de 433.9 MHz, que en espectro electromagnético está en el rango de banda UHF, esta frecuencia de transmisión en cuestión médica no es nociva para el atleta, la ley EHC-137 para campos electromagnéticos decretada por la Organización Internacional de Telecomunicaciones (OIT) para la Organización Mundial de la Salud (OMS), menciona que dicha frecuencia 433.9 y 915 MHz es permisible para fines en ciencia médica o industrial. [Año 1993] Figura 3.6.- Pines del TWS-HS2. 24 Hablando de forma legal, Sonora perteneciente a la región 2 en telecomunicaciones, en la banda de frecuencia aficionados de 430 a 440 MHz, COFETEL menciona en la Ley de Vías Generales de Comunicación, Cap.3 artículo no.9 inciso no.3 además de la Ley Federal de Telecomunicaciones, Cap.2 artículo no.10 inciso no.1, estaciones de radiocomunicación para uso aficionado, científico y cultural, que operen en bandas libre civil, de uso público general, no necesitaran permiso, concesión o registro por parte de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (STC). 3.2.3 Antena Omnidireccional Este sistema presenta una comunicación móvil, pues aunque el receptor esté fijo, el transmisor estará en movimiento, el atleta quien es el portador del transmisor está realizando pruebas físicas alrededor de la pista, como el transmisor va estar en cualquier dirección en forma horizontal hacia el receptor, una antena omnidireccional diseñada a la frecuencia de transmisión se adecua mejor al sistema, ya que irradia la señal en forma de toroide con el fin de dar mayor longitud en plano horizontal y da oportunidad de cubrir más área en la pista. Figura 3.7.- Irradiación de una antena omnidirreccional. 25 Una antena vertical diseñada para 433.92 MHz, con una impedancia de 50 ohms, relación de onda estacionaria mayor a uno, con una altura de 15cm de acuerdo a su longitud de onda, el fabricante del transmisor ya nos proporciona una antena con dichas características para su implementación tanto en la transmisión como en la recepción, para alimentar la antena, la malla debe ser conectada a tierra y el cable central conductor, conectado al pin de salida del transmisor o a la entrada del receptor. 3.3 Etapa de Recepción Es necesario que la fase de recepción se ajuste a la de transmisión, de forma que el receptor de RF tenga las mismas características (ver Tabla 3.2), la frecuencia de trabajo del transmisor y demodulación ASK para recuperar la señal digital previamente decodificada, de esta manera entregamos la señal a la siguiente etapa del sistema total. 3.3.1 Receptor de RF El dispositivo receptor que trabaja con el transmisor TWS-HS2, es el módulo RWS434-A del mismo fabricante, trabaja con demodulación ASK a 433.92 MHz, el dispositivo es sencillo, necesitamos alimentarlo a corriente, implementarle una antena, y obtendremos los datos a la salida del dispositivo, de manera interna, todo el trabajo lo hace por si solo, el filtrado, la demodulación, y la amplificación para la restauración de la señal. Esto nos beneficia de manera que no utilicemos un mayor número de dispositivos para ciertos procesos, teniendo el receptor sólo nos faltaría hacer uso de un decodificador, ya que la señal que obtenemos del transmisor es la señal digital codificada por el HT-12E. 26 3.3.2 Decodificación de la Señal a 8bits Además de dispositivos de encriptación, Holtek también maneja una línea de decodificadores, que en este caso utilizaremos uno compatible con el codificador HT12E, la señal de salida obtenida del transmisor, son paquetes de bits que el decodificador trabajará para obtener nuestra señal digital original, el decodificador HT-12D debe tener la misma configuración de bits de direcciones programados que en el codificador, si el dispositivo decodificador, al hacer una comparación de bits logra coincidir el paquete de bits de entrada con los bits de direcciones programados, la señal decodificada será nuestra señal digital original de salida, en la figura 3.8 se muestra la manera en que se implementa la etapa de recepción, el receptor y el decodificador. Figura 3.8.- Etapa de recepción de RF. CAPÍTULO IV PRUEBAS Y RESULTADOS En este capítulo se muestran los resultados de las pruebas experimentales realizadas en un atleta durante su entrenamiento en pista. Las pruebas fueron elaboradas de acuerdo en el seguimiento de cada etapa, desde la adecuación de la señal, su transmisión por RF, por último el alcance de transmisión con el uso de una antena omnidireccional. Los resultados son mostrados con el objetivo de validar el sistema propuesto para la realización de una comunicación inalámbrica aplicado a un sistema de monitoreo del ritmo cardiaco. 4.1 Pruebas en Etapa de Adecuación de la Señal en Multivibrador La señal TTL que transmitiremos se logró modificar en tiempo, de ser una serie de pulsos con un tiempo en alto de 0.040s a 0.100s, se puede ver en la figura 4.1. y figura 4.2. Como se explicó en el capítulo anterior para obtener los 100 milisegundos propuestos se hace uso de la ecuación 3.1b donde obtenemos Rext = 303 ≈ 330 kΩ. 28 Figura 4.1.- Señales del multivibrador comparación ancho de pulso; a) Señal de entrada ancho de pulso 40 ms b) Señal de salida ancho de pulso 100ms 29 Figura 4.2.- Señales del multivibrador tiempo entre pulso y pulso; a) Señal de entrada 850 ms b) Señal de salida 850ms 30 Esta corrección de la señal es debido a que el HT-12E no codifica la señal base, que es la señal que está a la entrada de nuestro multivibrador, como el tiempo en alto de cada pulso en promedio es de 0.040s no es detectado por el escaneo de cada pin de entrada que hace el codificador, variando el tiempo en alto de los pulsos con un generador de funciones, obtuvimos que el codificador no codifica pulsos con tiempos menores a 0.060s, así que un multivibrador realiza la función de hacer esos 0.040s a 0.100s para después ser codificados por el HT-12E, la información en si solo es modificada en el ancho del pulso pues lo que importa aquí es el tiempo entre pulso y pulso, ya sea flanco de subida o de bajada que es lo que no modificamos de la señal. 4.2 Pruebas en Codificación y Decodificación Con la señal TTL ya adecuada, las pruebas para los dispositivos HT12-E y HT12-D se realizaron de la siguiente manera como se muestra en la figura 4.3, esto es antes de comenzar a transmitir la señal. Figura 4.3.- Pruebas a la codificación y decodificación. 31 Esta prueba se realiza de manera que compruebe el funcionamiento de ambos dispositivos en un protoboard en donde la comunicación de uno con el otro es cableado, para su funcionamiento las direcciones (A0-A7) tanto del HT-12E como del HT-12D son las mismas, todas conectadas a tierra además de los pines de datos (AD8-AD10) restantes que no serán utilizados. La señal TTL entra al pin 13 de nuestro codificador, y la señal codificada es enviada por el pin 17, a nuestro decodificador al pin 14, la señal TTL ya decodificada la obtenemos en el pin 13 del HT-12D, esta comunicación paralela-serial-paralela funciona únicamente si las direcciones (A0-A7) coinciden en ambos dispositivos, la resistencia externa del oscilador del HT-12E y HT-12D, son recomendadas por el fabricante de acuerdo con las gráficas de la hoja de datos en los anexos. La Rosc del codificador es de 1 Mohms para un oscilador de 3kHz y la Rosc del decodificador es de 51kΩ para un oscilador de 150 kHz, esto de acuerdo a las gráficas y la siguiente ecuación que nos proporciona el fabricante en su hoja de datos. La frecuencia de oscilación recomendada es: fOSCD (Decoder) ≈ 50 fOSCE (Encoder), donde queda expresado en ambos lados de la ecuación 150 kHz ≈ 50 * 3 kHz. El voltaje de alimentación para ambos dispositivos es de 5V, la resistencia que usamos para el decodificador fue de 56kΩ, debido a la falta de una resistencia con el valor exacto a 51kΩ, y a que la fórmula representa valores aproximados. 4.3 Pruebas en Transmisión de Datos en Pista Estas pruebas se realizaron en la pista de atletismo con el sistema total en sus tres etapas ya en fase de terminación, en donde la etapa de comunicación inalámbrica queda en sus respectivas tarjetas electrónicas, como se puede apreciar en la figura 4.6. Ya en función todo el sistema, se realizaron pruebas en pista sobre el alcance de transmisión de estos dispositivos, las distancias son medidas con un odómetro, tomando 4 valores (81.2, 80.9, 79.4, 80.1m) y haciendo un promedio de 80.4 metros a la redonda en línea de vista. 32 Figura 4.4.- Diagrama del sistema de comunicación inalámbrica Pruebas realizadas de noche y de día no se obtuvieron ningún cambio, tanto el transmisor si es colocado en la parte de enfrente o la espalda del atleta no hay cambio notorio en la transmisión, debido a que los electrodos utilizados son desechables en el sistema de adquisición de la señal, estos tienen un cierto tiempo de vida, el cual se hace menor con la reacción iónica que tiene al sudor del atleta por lo tanto obtenemos problemas en adquisición de la señal produciendo datos falso en la etapa de transmisión, el transmisor por si solo sin uso de un codificador no podemos enviar la información en lo que respecta en el área de pista, debido a la gran cantidad de datos falsos que se obtuvieron en la etapa del receptor. Se realizaron pruebas en donde la pista es ocupada por personas que pueden ser tomadas en cuenta como objetos que se interponen en la transmisión, aun así en la etapa de recepción no se obtienen cambios en la información o datos que se consideren falsos, en una comunicación continua y haciendo uso de un osciloscopio en laboratorio, se obtienen las siguientes señales en transmisor y receptor en las Figuras 4.7 y 4.8. 33 a) b) Figura 4.5.- Comparación del Periodo de Señales Codificadas; a) Señal de Salida del Codificador b) Señal de Salida del Receptor 34 a) b) Figura 4.6.- Comparación del Periodo de Señales Digitales; a) Señal de Salida del Multivibrador (ancho de pulso 100ms) b) Señal de Salida del Decodificador (ancho del pulso 100ms) 35 4.4 Transmisión con Antena Omnidireccional El sistema de comunicación inalámbrica viene equipado con un par de antenas omnidireccionales, diseñadas a ¼ de la longitud de onda de la frecuencia de transmisión que viene siendo una antena de 17cm para una frecuencia de 434 MHz, con estas antenas se hicieron las pruebas en pista y se obtuvieron los resultados ya mencionados a una distancia de 80.4m en línea de vista, además se hicieron pruebas usando simples cables como antenas de 35cm a ½ de longitud de onda logrando más alcance en la distancia de transmisión, una distancia aproximada a 95m, aun así se hace uso de las antenas del fabricante debido a que se logra transmitir correctamente si el receptor es colocado en el centro de la pista mientras el transmisor recorre con el atleta por la parte interna de la pista como lo muestra la figura 4.9. Con el uso de este tipo de antena logramos emitir la señal en cualquier dirección su campo de radiación es de manera esférica, de esta forma el portador del transmisor puede girar sobre su propio eje sin problemas de transmisión siempre y cuando este en línea de vista con el receptor. 4.5 Consumo Eléctrico El consumo de corriente de cada dispositivo se muestra en la tabla 4.1, expuesto el sistema a 2:30 horas continuas usando de alimentación una batería de 9V/120mAH. Tabla 4.1.- Consumo eléctrico del sistema de comunicación inalámbrica Dispositivo Icc de Vcc Multivibrador 74LS122 0.07mA Codificador HT-12E 0.12mA Decodificador HT-12D 0.25mA Transmisor TWS-434 64.3mA Receptor RWS-434 4.2mA Total 68.94mA 36 Figura 4.7.- Pruebas en alcance de transmisión en pista de atletismo; Diámetro No.1/Antena ½ de longitud de onda Diámetro No.2 /Antena ¼ de longitud de onda CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se implementó un sistema de RF que es usado comúnmente para sistemas de radio control, en este caso realiza una comunicación inalámbrica para el monitoreo del ritmo cardiaco de un atleta en pista. El cual presenta la capacidad de transmitir una señal TTL en una distancia considerada para transmitir en la pista de atletismo, esta señal representa los pulsos eléctricos que emite el corazón del atleta, y son transmitidos por radiofrecuencia usando una tecnología barata como lo es la modulación ASK. El sistema cumple con lo estipulado para que el atleta realice su entrenamiento en pista, debido a ser un sistema que no presenta molestia al ser utilizado, por contar con pocos elementos y tener dimensiones milimétricas. La utilización de dispositivos de codificación y decodificación para no presentar señales NO deseadas en la transmisión. Transmitir en el área de entrenamiento del atleta, además de cumplir con reglamentos legales estipulados por la SCT y la OMS. Para mejoras del sistema o trabajos de investigación similares, es recomendable desarrollar un sistema de codificación mediante programación utilizando algún microcontrolador, para evitar previas adecuaciones a las señales de entrada al sistema, además de diseñar una antena adecuada a un medio de longitud de onda, si se desea optar por otra tecnología para obtener mas alcance a monitorear desde un edificio remoto a la pista, se puede utilizar tecnología que presente mas potencia de transmisión, esto con el fin lograr más área de transmisión. 38 REFERENCIAS 1. Belén Lara. 2004 “Codificación de datos” Revista Digital. (http://www.csicsif.es/andalucia/modules/mod_sevilla/archivos/revistaense/n10/Da tos.PDF), España. 2. Cámara de Diputados. 2006 “Ley Federal de Telecomunicaciones” (Ver http://cofetel.gob.mx/cofetel/html/9_publica/2_leyfed/ley01.html), México. 3. Enrique Herrera Pérez. 2004 “Comunicaciones II: Comunicación Digital y Ruido”. Limusa S.A. Primera edición. México D. F. 4. Ferrel G. Stremler. 1998 “Introducción a los Sistemas de Comunicación”. Addison Wesley Iberoamericana S.A. Tercera edición. Massachussets. 5. José Manuel Huidobro. 2001 “Fundamentos de Telecomunicaciones”. Thomsom Parafino S.A. Segunda edición. Madrid, España. 6. Mischa Schwartz. 1983 “Transmisión de la Información, Modulacion y Ruido” McGraw-Hill. Segunda edición. México, D. F. 7. Programa Internacional de Seguridad Química. 1992 “Efectos de Campos Electromagnéticos” (Ver http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc137.htm), Canadá. 8. Secretaria de Comunicaciones y Transportes. 2008 “Política de Telecomunicaciones” (Ver http://www.sct.gob.mx/index.php?id=38), México. 9. Wen Shing Electronics Co. 2001 “Sistemas de Comunicación Inalámbrica” (Ver http://www.wenshing.com.tw/english/index.asp), Taiwán. 10. William F. Egan. 2003 “Practical RF System Design”. Wiley-Interscience. Segunda edición. U.S.A. ANEXO MULTIVIBRADOR 74LS122 ANEXO CODIFICADOR HT-12E ANEXO DECODIFICADOR HT-12D ANEXO TRANSMISOR ASK TWS-HS-2 (434A) ANEXO RECEPTOR ASK RWS-HS-2 (434A)
