TELEMETRÍA
¿QUE ES TELEMETRÍA?
Se conoce como telemetría al sistema que permite la monitorización, mediación y/o rastreamiento de magnitudes físicas o químicas a través de datos que son transferidos a una central de control.
El sistema de telemetría se realiza normalmente mediante comunicación inalámbrica pero también se puede realizar a través de otros medios como: teléfono, redes de ordenadores, enlace de fibra óptica, entre otros. La telemetría es usada en áreas muy diversas que va desde el automovilismo, aviación, astrología, pasando por la agricultura, industria de petróleo, medicina y hasta biología.
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OBJETIVO:
La telemetría tiene como objetivo permitir la mediación de magnitudes físicas o químicas, conocer los estados de los procesos y sistema, así como controlar de manera remota el funcionamiento, corregir los errores y enviar la información recabada hacia un sistema de información para su uso y provecho.
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¿CÓMO FUNCIONA?
El sistema de telemetría funciona por medio de un transductor como dispositivo de entrada, un medio de transmisor en forma de líneas de cable u ondas de radio, procesamiento de señales, dispositivo de grabación o visualización de datos. El transductor tiene como principal función convertir la magnitud física o química como: la temperatura, presión, vibraciones, voltaje, en una señal eléctrica, que es transmitida a distancia a efecto de ser registrada y medida.
La telemetría es una de tantas técnicas útiles de comunicación cuyo aporte es muy importante en la vida profesional de los seres humanos, y cuya evolución ha permitido también evolucionar al hombre para poder desarrollar nuevos procedimientos en diferentes facetas profesionales, cooperando sobre todo en la telemedicina y mejorando la calidad de vida.
CÁLCULO DE ENLACES
El cálculo de enlaces es cuantificar el desempeño de un enlace vía satélite. Se requiere saber con cuanta potencia y qué tamaño de antenas se requiere para que sea suficiente y no se desperdicie por excesos con el fin de obtener tasas de información apropiadas.
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INTRODUCCION
Las partes del enlace satelital punto a punto son: la estación terrena transmisora, el satélite, la estación terrena receptora, este esquema sirve de base para una configuración de múltiples receptores. Entre estaciones terrenas y el satélite se forman los enlaces, que son la radiación de energía a través del canal.
El transmisor amplifica la señal para ser radiada por la antena, en el canal se tendrá un declive de la potencia y el receptor debe amplificarla sin introducir ruido. Las variables que limitan un enlace vía satélite, son la potencia y el ruido, descrito por el teorema de la capacidad de canal de Shannon-Hartley, que es la máxima tasa de información que podemos transmitir en determinado ancho de banda.
Aplicación de la fórmula en c++
La desigualdad de Shannon marca un límite, resultado de la teoría de la información, en la cual indica hasta cuantos bits por segundo por hertzio, [bps/Hz], se pueden transmitir y cuanta probabilidad de error habrá usando determinada potencia con determinado ruido. Esto se define de acuerdo a la modulación ya que es la forma de onda que se propaga adecuadamente por el medio de transmisión. Una vez elegida la modulación, se tienen dos opciones para optimizar el sistema: aumentar la potencia o disminuir el ruido mediante la reducción de la temperatura del sistema. Para comunicaciones digitales se tiene:
Para medir la relación señal a ruido, lo que se toma en cuenta es la relación en decibeles de la potencia de la señal portadora y la del ruido. La señal moduladora, se denomina con la letra C (carrier). Es la cantidad de energía por unidad de tiempo o el área bajo la curva de la función que representa a la señal. El ruido es una señal no deseada de diferentes fuentes, es una variable aleatoria, el ruido térmico es un proceso con función de probabilidad Gaussiana que se suma a la señal transmitida y que su densidad espectral es constante en el ancho de banda, blanco, se conoce también como ruido Gaussiano blanco aditivo (AWGN), se designa con la letra N (noise).
Lo que se desea de un enlace es que con el mínimo uso de recursos, se obtenga el máximo beneficio, es decir, mínima potencia, óptima tasa de bits.
Tomando en cuenta que el diseño de satélites tiene como consecuencia que la potencia y las antenas que usan son parámetros fijos, el resultado del cálculo de enlaces nos dirá qué elementos se pueden modificar en el segmento terrestre.
También las frecuencias son asignadas por lo que los parámetros para ajustar un adecuado enlace se reducen al tamaño de las antenas y potencia de las estaciones terrenas. Los efectos de propagación son otro factor importante que afecta al enlace, a continuación se describen lo más significativos. Además se describen los parámetros que caracterizan al canal.
EFECTOS DE PROPAGACIÓN:
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La energía radiada al tener interacción con el medio sufre de efectos que afectan la transmisión de ondas. Una onda se compone por amplitud, frecuencia y fase. Estos tres parámetros pueden ser modificados al propagarse. La atenuación o disminución de la amplitud de la señal son el problema principal. Caracterizar al medio por el cual las ondas se propagan es útil para poder contrarrestar estos efectos. Las pérdidas más significativas se describen a continuación.
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PÉRDIDAS POR ESPACIO LIBRE:
El canal es un medio con pérdidas, entonces la solución de la ecuación de onda da como resultado una disminución exponencial de la amplitud de la onda a través del espacio, además la potencia recibida está relacionada con el área de la antena receptora, como densidad de flujo de potencia, watts por unidad de área. La relación de potencia recibida y transmitida está dada por:
Esta ecuación quiere decir que en un enlace mientras sea más largo o distante, habrá más pérdidas, como también al usar frecuencias muy grandes. El rango espacial, Rs, varía de acuerdo a la latitud de la estación terrena y se relaciona con los ángulos de apuntamiento de la antena terrestre.