Tema 6. TECNOLOGÍAS DE LA COMUNICACIÓN

1. Introducción: El telégrafo2. Sistema de comunicación

2.1 Generalidades sobre Ondas

3. Comunicación sin hilos3.1 Onda electromagnética3.2 Espectro electromagnético3.3 Ejemplo: La Radio

4. Comunicación con hilos4.1 Tipos de cables4.2 Ejemplo: El Teléfono

1. INTRODUCCIÓN

Las primeras comunicaciones a largas distancias se hicieron por sistemas de símbolos (banderas, humo,…) o bien usando el correo, que no era en tiempo real.

Cuando el hombre pudo sustituir la señal sonora o visual por una señal eléctrica nació la era de las telecomunicaciones.

El primer sistema de comunicación en tiempo real, donde no es necesario que emisor y receptor tengan contacto visual es el telégrafo (1837).

En la actualidad se puede establecer una comunicación desde cualquier parte del mundo, e incluso desde fuera del planeta Tierra, en tiempo real tanto de sonido, imagen o datos.

Telégrafo: uso del código Morse

2. SISTEMAS DE COMUNICACIÓN

La comunicación es la transmisión de información de una persona a otra. Se necesita un emisor, un medio para transmitir el mensaje y un receptor.

Canal de transmisión

• Para que el mensaje llegue de un emisor a un receptor concretos, debemos establecer dentro del medio una vía o canal de transmisión entre ellos.

• En un mismo medio, como puede ser la atmósfera, pueden existir varios canales al mismo tiempo (emisoras de radio, de televisión, de telefonía…)

• Parámetros característicos de un canal:

o Ancho de banda, directamente relacionado con la cantidad de información que puede transportar.

o Tasa de transferencia, que es la cantidad de información que puede transportar en un segundo, o lo que es lo mimo, la velocidad de transmisión de información de ese canal.

Clasificación de los sistemas de comunicación

• Según el medio de transmisión:

Alámbricos (señal eléctrica) Inalámbricos (ondas electromagnéticas)

Teléfono Teléfono móvil

Telégrafo Televisión

Televisión por cable Radio

Internet (por cable) Posicionamiento global

• Otra clasificación

o Sistemas de símbolos: TELÉGRAFO.

o Sistema para sonido: TELÉFONO y RADIO.

o Sistema para imagen más sonido: TELEVISIÓN.

o Sistema para imagen más sonido más datos: INTERNET

2.1 GENERALIDADES SOBRE ONDAS

• Se llama onda a la forma que tiene de propagarse una perturbación de un lugar a otro del espacio sin que haya transporte de materia.

• Las ondas transportan energía sin transporta materia.

• La energía que transporta una onda depende de su frecuencia (Hz): cuanto mayor sea la frecuencia de una onda, tanto mayor es la energía que transporta.

• Existen dos tipos de ondas: ondas mecánicas y ondas no mecánicas.

• Las ondas no mecánicas son las ondas electromagnéticas. A diferencia de las ondas mecánicas, estas ondas no necesitan de ningún medio material (agua, aire,…) para desplazarse, se pueden propagar por el vacío. La velocidad de propagación de la onda electromagnética (em) en el vacío es c=300.000km/s.

Parámetros característicos de una onda:

Frecuencia(f): número de oscilaciones por segundo de una onda. Se mide en hertzios (Hz)

Longitud de onda (λ): espacio recorrido por la onda en un ciclo completo, o lo que es lo mismo, distancia entre dos puntos equivalentes de oscilaciones consecutivas de la onda en el espacio. Se mide en metros (m).

Período (T): tiempo que tarda la onda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s).

Amplitud (A): máximo valor de la oscilación, también se conoce como intensidad de la onda.

Ecuaciones que relacionan estas magnitudes:

λ=v. T=v/f

T=1/f

Actividades

1) Calcula para las ondas de la figura su período, su frecuencia y su amplitud.

2) ¿Qué crees que necesita más ancho de banda, una canal de TV o un canal de

radio?

3) Suponiendo que las ondas de la actividad 1 son ondas electromagnéticas propagándose en el vacío, calcula sus longitudes de onda.

4) Calcula la λ de una onda de 1Hz y otra de 1MHz, ambas propagándose por el vacío.

5) ¿Qué relación matemática hay entre la frecuencia y la longitud de onda?

6) Cuanto mayor es la frecuencia de una onda, ¿mayor o menor es su longitud de onda?

7) Cuanto mayor es el período de una onda, ¿mayor o menor es su frecuencia?

8) Cuanto mayor es el período de una onda, ¿mayor o menor es su longitud de onda?

9) Representa en función del tiempo y en función del espacio una onda de características A=6 y f=18GHz

10) Representa en el eje de tiempos una onda sonora de 40Hz y 20dB. Calcula T y f.

11) Dibuja sobre el gráfico de la onda de la actividad anterior, una onda de 20Hz y 20dB.

3.COMUNICACIÓN SIN HILOS

3.1 ONDA ELECTROMAGNÉTICA

¿Cómo se genera una onda electromagnética?

• Haciendo pasar una corriente alterna a través de un elemento conductor (por ejemplo, una antena) se genera radiación electromagnética. A partir de 30kHz se genera una onda em que se propaga desde la superficie del cable (frecuencia de la corriente alterna doméstica 50Hz).

• De la misma forma, cuando una onda em incide sobre un conductor eléctrico, hace que los electrones de su superficie oscilen, generándose una corriente alterna de la misma frecuencia que la radiación incidente.

Antena

• Definición: dispositivo capaz de emitir o recibir ondas electromagnéticas. Está constituida por un conjunto de conductores diseñados para radiar (transmitir) un campo electromagnético cuando se le aplica una corriente alterna.

• El tamaño de las antenas está relacionado con la longitud de onda de la señal recibida o transmitida. Cuanto mayor sean la longitud de la onda de la señal mayor tiene que ser el tamaño de la antena.

3.1 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Hay muchos tipos de ondas electromagnéticas: la luz visible, las ondas de radio, los rayos X, los rayos gamma, etc. El conjunto de todas ellas se llama espectro electromagnético.

Espectro radioeléctrico

La parte del espectro electromagnético comprendida entre 3KHz y 300GHz recibe el nombre de espectro radioeléctrico (ondas de radio y microondas) y se usa para las comunicaciones inalámbricas.

Actividades

12) Calcula las longitudes de onda e identifica la zona del espectro a la que pertenecen las siguientes frecuencias: 1000PHZ, 10PHZ, 500THz, 30GHz y 0,1GHz.

13) Completa el siguiente texto:

• El espectro radioeléctrico es el conjunto de …………. Que se emplean en …………… y comprenden ondas de …………… y ………………

• El espectro radioeléctrico se divide en varias………….., a cada una le corresponde un intervalo de …………….

14) Indica una aplicación característica de cada una de las bandas del espectro.

15) ¿Qué ondas del espacio radioeléctrico se reflejan en la atmósfera?

3.3 LA RADIO

La radio emite ondas (ondas de radiofrecuencia) en las bandas de MF (300kHz-3MHz) y VHF (30MHz-300MHz).

El oído humano detecta frecuencias entre 20Hz-20kHz (ondas de audiofrecuencia).

Modulación de la señal de radio

Las ondas de radiofrecuencia se utilizan como portadoras para transportar ondas de audiofrecuencia. Al proceso de inyectar o añadir señales de baja frecuencia (audio) a una onda portadora de alta frecuencia (radio) se le denomina modulación de la señal de radio.

Mediante este procedimiento una señal se puede modular en amplitud (AM) o en frecuencia (FM).

• Frecuencia modulada (FM): se varía la frecuencia de la señal portadora (señal de radio) con arreglo a la amplitud de la señal moduladora (señal de audio).

• Amplitud modulada (AM): se varía la amplitud de la señal portadora (señal de radio) con arreglo a la señal moduladora (señal de audio).

Emisión y recepción de ondas de radio

Actividades

16) ¿Qué es la modulación?

17) Completa:

o En la modulación intervienen la onda………………….. que es la que transporta el mensaje y la onda…………………… de baja frecuencia, que es la que contiene el ……………… que se quiere transmitir.

o En la modulación AM la información se incorpora en la ……………….. de la onda portadora, es decir, la…………………. de la señal portadora se varía con arreglo a la ………………… de la señal moduladora.

o En la modulación FM, la información se incorpora en la……………… de la onda portadora, es decir, la……………………… de la onda portadora se varía con arreglo a la ……………….. de la señal moduladora.

o Señal portadora o……………….

o Señal moduladora o ……………

18) Explica la función de cada uno de los bloques: oscilador, modulador, amplificador, micrófono y antena de un emisor de radio, indicando la señal de entrada y de salida de cada uno.

19) Explica la función de cada uno de los bloques: antena, sintonizador, demodulador, amplificador y altavoz de un receptor de radio, indicando la señal de entrada y de salida de cada uno.

20) Ordena de mayor o menor frecuencia los distintos tipos de ondas del espectro electromagnético (usa la primera columna de la tabla).

21) Relaciona las siguientes aplicaciones con la zona del espectro electromagnético correspondiente (usa la segunda columna de la tabla).

a) Asociadas al calor corporal (radiación térmica).

b) Nos broncean la piel.

c) La radio y la televisión funcionan en este rango.

d) Nos permiten ver los huesos del cuerpo.

e) Se producen en las centrales nucleares.

f) Hay hornos para calentar la comida con este tipo de ondas.

g) Los mandos a distancia emiten este tipo de ondas.

h) El radar y el bluetooth trabajan con este tipo de frecuencias.

i) Para estudiar billetes y esculturas se usan este tipo de ondas porque no dañan el modelo.

j) Tienen frecuencias entre

400nm y 700nm.

k) Las longitudes de onda pueden llegar a ser kilométricas.

Tema 7. INSTALIONES EN LA VIVIENDA (librosvivos.net)

1. Indica sobre el dibujo: río, embalse, planta de tratamiento y red de distribución.

Completa:

• Desde los ….............. y los …............., el agua se transporta mediante................. a las plantas de …............

• En las plantas de ….................. se modifica la …................. del agua, para que se pueda consumir sin riesgos para la salud.

• Desde la …................ de ….................. el agua se transporta a las ….............. mediante una res de tuberías de …............... conocida como …..... de …..............

2. Indica sobre el dibujo: contador, llave de paso general, llave de paso, derivación y caldera.

Completa:

• Al entrar en la vivienda lo primero que nos encontramos es una ….... de ….... …....... y los …................ De ahí se a través de tuberías verticales se lleva el agua a los distintas plantas. De estas tuberías verticales se realizan las ….................. que recorren las distintas dependencias de la casa.

• Para independizar el consumo de agua se colocan ….......... de ….............. a la …............ de cada local húmedo y en cada …............

• El conjunto de instalaciones encargadas de canalizar el agua desde la red de distribución urbana hasta las zonas de consumo de las viviendas se denomina …................ de ….............

• La instalación de fontanería de una vivienda consta de dos redes independientes:….

….............. y …........ …....

• La producción de agua …........ de forma individualizada para la vivienda se realiza mediante la instalación de una …...........

3. Indica si hay algún piso al que no le llegue agua, ¿por qué?

4.¿A quién le llega mayor presión de agua?

5.Relaciona:

6.Completa:

• El agua que ha sido utilizada en la vivienda procedente del uso de lavadoras, fregadero, inodoros, incluso el agua de lluvia de la cubierta del edificio debe ser canalizada de forma que se garantice su rápida evacuación a la …..... de ….......................

• Al conjunto de tuberías y desagües que garantiza la evacuación de las aguas y que impide el paso de los gases malolientes al interior de los edificios, se le denomina …... de …..................

7.Indica sobre el dibujo los siguientes elementos: bajante, arqueta, arqueta principal y pozo de registro.

• En el dibujo está indicado un …........... El ….... es un dispositivo que utiliza el propio.............. de las instalaciones como barrera para los................ , proporcionando un cierre................

8.Completa el crucigrama:

9.Completa:

Desde su generación en las …........ …................... hasta que llega al enchufe de nuestra casa la corriente eléctrica realiza un largo recorrido.

Una vez que llega a las ciudades se establece una …........ de ….................. que discurre por …..........., enterrados en zanjas ….............. , junto a otros suministros.

10.Relaciona e indica sobre el dibujo los elementos a los que se hace alusión:

Contiene los elementos que protegen y controlan la instalación eléctrica de la vivienda.

Contador

Conecta la red de distribución pública con el edificio.

Cuadro privado

de mando y protección

Protege la red interior del edificio de sobreintensidades de corriente.

Acometida

Mide el consumo de energía eléctrica (en kW.h) de la vivienda

Caja general

de protección

12.En la imagen podemos ver:....................... …...................... de ….................. y ….....................

• ¿Qué significan las siglas ICP? ¿Para qué sirve este elemento? • ¿Qué significan las siglas ID? ¿Para qué sirve este elemento? • Relaciona cada conductor con su color:

INSTALACIÓN DE AGUA

1. Haz un diagrama en el que se indique el camino que recorre el agua desde los embalses, ríos o pozos hasta que llega a nuestra casa.

2. ¿Qué es la instalación de fontanería? 3. ¿Cómo funciona una caldera de producción de agua caliente? 4. ¿Qué se hace en las plantas de tratamiento? 5. ¿Qué es la red de distribución? 6. Señala los elementos más destacados de la instalación de agua en nuestra casa. 7. ¿Qué son las derivaciones? 8. ¿Para qué sirven las llaves de paso? 9. ¿Dónde se colocan válvulas reductoras de presión? ¿Para qué? 10. ¿Qué son los grupos de presión? ¿Dónde se instalan?

INSTALACIÓN DE DESAGÜE: RED DE SANEAMIENTO

1. Define red de saneamiento 2. ¿Qué es la bajante? 3. ¿Qué son los sifones? ¿Para qué se utilizan? Haz un dibujo sencillo 4. ¿Qué son las arquetas? ¿y los pozos de registro? 5. Haz un dibujo sencillo en el que se vean: la bajante, las arquetas y el pozo de

registro de la instalación de desagüe de un edificio 6. ¿A dónde se deben dirigir las aguas residuales desde los pozos de registro?

INSTALACIÓN DE GAS Y CONFOR TÉRMICO

1. ¿Qué dos tipos de gases combustibles se utilizan en las viviendas? ¿Cuál es la principal diferencia entre ambos? Indica las características de cada uno de los gases.

2. Representa una válvula de paso. 3. Haz un dibujo de un piso con calefacción centralizada. Incluye en este dibujo los

siguientes elementos: caldera, radiadores, tubería de agua fría y tubería de agua caliente.

INSTALACIÓN ELÉCTRICA

1. ¿Cuál es la función de una central eléctrica? ¿Qué tipo conoces?

2. ¿Qué voltajes manejan las líneas de alta tensión?

3. Las estaciones transformadoras situadas al lado de las centrales eléctricas, ¿qué función tienen? ¿y las que se encuentran cerca de las poblaciones?

4. ¿Cuál es la función de la instalación de enlace? ¿Qué elementos la forman?

5. ¿Qué es la acometida?

6. ¿Dónde está la Caja General de Protección y cuál es su función?

7. ¿Dónde está el Cuadro Privado de Mando y Protección (CPMP)?

8. Representa el CPMP e indica los elementos que lo forman y la función de cada uno de ellos.

10. Describe el recibo de la luz, ¿por qué conceptos se paga además de por los kW.h consumidos?

11. ¿Qué unidad de medida emplean los contadores de electricidad?

Tema 8. ROBÓTICA

1. CONCEPTO DE ROBOT

2. TIPOS DE ROBOTS

3. ARQUITECTURA DE UN ROBOT

ESTRUCTURA

ACTUADORES

SENSORES

SISTEMAS DE CONTROL

Anexo: GUÍA ROBOTS LEGO MINDSTORM NXT

1. CONCEPTO DE ROBOT

Podemos definir robot como aquella máquina que es capaz de ejecutar diversos trabajos de forma automática a partir de una serie de instrucciones programables.

Son máquinas dotadas de cierta autonomía y capacidad de reacción sin que sea necesaria la intervención humana.

2. TIPOS DE ROBOTS

Según sus aplicaciones, los robots se pueden clasificar en:

• Industriales y manipuladores: suelen tener forma de brazo articulado, en cuyo extremo incorporan elementos de sujeción o herramientas. Realizan tareas repetitivas en industrias de automoción, fabricación mecánica o electrónica; para montar y mover piezas, soldar, pintar…

• Móviles o vehículos robot: se desplazan empleando ruedas, orugas o patas

articuladas. Se utilizan para suministrar herramientas o materiales a los robots manipuladores, para transportar materiales peligrosos, para construir túneles…

• Prótesis para uso humano: son dispositivos electromecánicos que realizan el trabajo de las manos, los dedos o las piernas de los seres humanos.

• Didácticos o experimentales: se utilizan para la enseñanza y el aprendizaje.

• Manos teledirigidas: se destinan para manipular productos reactivos o peligrosos, para colaborar en operaciones quirúrgicas controladas de forma remota por cirujanos…

• Instalaciones inteligentes: sirven para controlar de forma automatizada las mercancías de almacenes, como libros de bibliotecas, medicamentos de una farmacia…

• Microrrobots o nanorobots: son robots de reducido tamaño que se pueden emplear, por ejemplo, para intervenciones en el cuerpo humano.

3. ARQUITECTURA DE UN ROBOT

En un robot se pueden distinguir cuatro elementos:

La estructura: es el esqueleto del robot y está constituido por los mecanismos y articulaciones que permiten su movimiento.

Los actuadores: son los elementos que a modo de músculos se encargan de suministrar la fuerza necesaria para mover la estructura del robot. Pueden ser eléctricos, neumáticos o hidráulicos.

Los sensores: son los sentidos del robot, es decir, constituyen el conjunto de elementos que le permiten conocer el estado del mundo que le rodea y la posición exacta de sus componentes. Algunos sensores típicos son: de temperatura, de luz, de contacto, de proximidad, de sonido…

El sistema de control: es el cerebro del robot.