martes, 28 de octubre de 2008

>“En esta ocasión veremos la relación que hay entre una triada en un monitor y el ojo humano, como capta una imagen, para entender bien el concepto de RGB, para que en el siguiente post seguir explicando lo relacionado a monitores de LCD y PLASMA”

La forma en que el ser humano capta los fenómenos (calor, frió, luz, sonido, etc.) es en forma analógica. Nos enfocamos esencialmente en el ojo humano, el ojo humano es analógico, esta es una interfaz en la cual capta las imágenes del exterior, en pocas palabras es su interfaz de video. La única manera de digitalizar esto es poniendo implantes, como el que propone Artur C Clarke el cual consiste en un casco que ocupe la parte superior de nuestra cabeza, donde se encuentre el cabello, (deduzco que tendríamos que raparnos, a los que sean calvos esta situación no creo les afecte mucho), esta teoría no esta lejos de la realidad ya que se están realizando pruebas de estos implantes cerebrales en personas invidentes, y se habla de que tienen magníficos resultados.

Una pantalla debe generar millones de puntos luminosos Rojos, Verdes y Azules (RGB) que deben variar analógicamente su brillo para que el ojo los interprete como una imagen continua. Estas Triadas (Una triada es un grupo de 3 puntos en la pantalla, están compuestos por un punto Rojo, uno Verde y uno Azul) excitan al ojo en forma analógica.

Tenemos que entender los siguientes conceptos en cuestión a la captación de imágenes en el ojo, Oscuridad significa que no entran fotones al ojo, poco brillo significa que entran pocos fotones al ojo y mucho brillo significa que entran muchos fotones al ojo, dependiendo de la frecuencia electromagnética (energía) de los fotones incidentes en el ojo, reaccionan los sensores de Rojos, Verdes y Azules del ojo, de esta manera se crea la sensación de imagen en la retina del ojo, el cerebro gira esta imagen ya que el la capta en forma inversa, pero esto es de otro tema.

El propósito de este post es de entender que la captación de imágenes en el ojo es de forma analógica, en si las magnitudes climáticas, de sonido y de luz, se captan en forma analógica, con esto nos podemos dar cuenta que en un futuro no muy lejano ser invidente ya no va a ser un gran problema y será un problema que la tecnología podrá resolver fácilmente.



lunes, 13 de octubre de 2008

TALLER MICROCONTROLADOR PIC16F877A



"Este taller se llevo a cabo el día 6 de octubre en el marco de la semana de la informática en UPIICSA, así mismo el coordinador estudiantil del grupo de Robótica, al cual pertenezco, Alberto Ocotitla, dio una conferencia sobre el brazo tipo scara con visión artificial con el cual gana el interpolitecnico de robótica el año pasado, el taller que ofrecí estuvo diseñada por el y consistió en implementar un semáforo en un crucero de dos vías"

En cuestión al taller mi experiencia fue buena, ya que por parte de los organizadores, dejaron mucho que desear, por que habían quedado de prestarme un proyector y no me lo subieron, después una de las computadoras no servía, pero la respuesta del grupo me gusto mucho, tuve alumnos de ingeniería Industrial, de ciencias de la Informática, de Ingeniería Informática, de Ingeniería en trasporte, y fueron de varios semestres desde Primero hasta compañeros de séptimo.

Es mi primera participación que tengo en evento de esta clase, lo cual agradezco al Grupo de Robótica que me brinda la oportunidad de estar ahí.




"Aqui empezando el taller"


"Explicando los registros"


"Alberto Ocotitla, Tania Jaramillo, Luis Gustavo Miranda (yo), Andres"

sábado, 27 de septiembre de 2008

DE LA PANATALLA ANALÓGICA A LA PANTALLA DIGITAL

"Esta practica la teoria la dividiremos en modulos, ya que me interesa primero conocer bien sobre los monitores CRT, despues sobre un LCD siguiendo asi con uno de plasma y para no perder la costumbre realizare una práctica con una pantalla de LCD de 4x16, ya que con el manejo de esta entenderemos mejor el principio de una panatalla y como manipular sus registros."

1ra. Parte: "CRT"

En la actualidad contamos con relojes despertadores digitales, nuestros televisores ya son a color con panatlla plana, y ademas algo mucho mejor tenemos televisores de palsama. El punto es que la forma de visualizar lo que necesitamos o simplemenete por diversión ya esta controlada en forma digital.

Anteriormenrte para visualizar nuestra información se hacia mediate el Tubo de Rayos Catódicos (CRT Cathode Ray Tube), es un dispositivo de visualización inventado por Carl Ferdinand Braun y en su desarrollo contribuyeron los trabajos de Philo Farnsworth. Es empleado príncipalmente en monitores, televisiones y osciloscopios, aunque en la actualidad se tiende a ir sustituyéndolo paulatinamente por tecnologías como plasma, LCD, DLP; debido a que estos ultimos consumen menos energía.

El monitor es el encargado de traducir y mostrar las imágenes en forma de señales que provienen de la tarjeta gráfica. Su interior es similar al de un televisor convencional. La mayoría del espacio está ocupado por un tubo de rayos catódicos en el que se sitúa un cañón de electrones. Este cañón dispara constantemente un haz de electrones contra la pantalla, que está recubierta de fósforo (material que se ilumina al entrar en contacto con los electrones). En los monitores a color, cada punto o píxel de la pantalla está compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo, azul y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades, puede obtenerse cualquier color. Ésta es la forma de mostrar un punto en la pantalla.

La forma de rellenar toda la pantalla de puntos es cuando el cañón de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rápidamente, activa los siguientes puntos de la primera línea horizontal. Después sigue pintando y rellenando las demás líneas de la pantalla hasta llegar a la última y vuelve a comenzar el proceso. Esta acción es tan rápida que el ojo humano no es capaz de distinguir cómo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los píxels se activan al mismo tiempo.

En los temas que viene mas adelante explicare mas detalladamente la referente a RGB (Red Green Blue), esto lo aprendi de una clase que dio a nuestro grupo Alberto Ocotitla sobre Visión Artificial y tratamiento de imagenes, si ud gusta saber mas sobre esto puede visitar el blog de Alberto el cual hay una liga en mi blog, pero ahora esto no es motivo de esta práctica.

Para reproducir una imagen en la pantalla de un tubo de rayos catódicos es necesario generar un barrido del haz por toda la superficie de la misma. Esta forma de trabajo es la utilizada en televisión y en los monitores del computador.

Mediante un sistema de deflexión magnético, constituido por dos pares de bobinas, se aplica un campo magnético variable que hace que el haz de electrones barra toda la pantalla en líneas sucesivas.

Las bobinas deflesoras se ubican en el cuello del tubo y forman el llamado "yugo magnético" (magnetic yoke en inglés). Junto a ellas hay una serie de ajustes de pureza y geometría y convergencias de la representación de la pantalla. Estos ajustes son piezas magnéticas que se pueden desplazar de diferentes formas.




De la imagen de CRT

1: Cañones de electrones
2: Haces de electrones
3: Máscara para separar los rayos rojos, azules y verdes de la imagen visualizada
4: Capa fosforescente con zonas receptivas para cada color
5: Gran superficie plana sobre la cara interior de la pantalla cubierta de fósforo.

Los monitores en color utilizan tres materias agrupadas en un punto, por lo que el frontal del tubo está cubierto de puntos minúsculos. Cada una de estas materias produce un color si es sometida a un flujo de electrones. Los colores pueden ser el rojo, el verde o el azul. Hay tres cañones de electrones, uno por cada color, y cada cañón sólo puede encender los puntos de un color. Hay dispuesta una máscara en el tubo antes del frontal para evitar que interfieran los electrones de varios cañones.

Esta tecnologia aparte de ya estar anticuada hablaremos sobre los riesgos que hay para la salud y lo relacionado sobre seguridad.

Campos eletromqagnéticos: Algunos creen que los campos electromagnéticos emitidos durante el funcionamiento del tubo catódico puedan tener efectos biológicos. La intensidad de este campo se reduce a valores irrelevantes dentro de un metro de distancia y en todo caso es más intenso a los lados de la pantalla antes que de frente.

Rayos X: Como ya señalado los tubos a colores emiten una pequeña cantidad de rayos X, bloqueados para la mayor parte del espeso vidrio al plomo de la pantalla. El Food and drug administration americano ahora establece un límite de 0,5 mR/h (miliroentgen por hora) por la intensidad de los rayos X a la distancia de 5 cm de la superficie externa de un aparato televisivo.

Riesgo a la implosión: Al interior del tubo es practicado un gran vacío, por lo que toda su superficie actúa constantemente la hidrostática (1 kg/cm 2 ). Ésta representa una visible acumulación de energía potencial que puede librarse bajo forma de una implosión en caso de perjuicio del vidrio. En los tubos de los modernos televisores y monitores la parte frontal es robustecida con la interposición de láminas plásticas, de modo que pueda resistir a los choques y no se produzcan implosiones. La restante parte del tubo y en particular el cuello son en cambio muy delicados.

En otros tubos, como por ejemplo los osciloscopios, no existe el refuerzo de la pantalla, en cambio se usa una pantalla plástica antepuesta.

El tubo catódico tiene que ser manejado con atención y competencia; se tiene que evitar en particular levantarlo por el cuello o por los puntos de propósito previstos.

Los tubos catódicos se están quedando anticuados, ya que poco a poco las pantallas de plasma y LCD sustituyen a las pantallas de tubo catódico. Estos nuevos tipos de pantallas presentan algunas ventajas, como un tamaño reducido y un menor consumo de energía, aunque también tienen desventajas, como el color negro es mostrado muy claro (por la luz trasera), el tiempo de respuesta es elevado comparado con los CRT, y no muestra los colores de manera uniforme (si se hace que la pantalla muestre un único color, no es uniforme y se ve más oscuro por los bordes del monitor y más claro por el centro). Aunque el tiempo de respuesta es cada vez menor, lo que permite que algunos modelos (por debajo de 12 ms) se puedan utilizar para fines como videojuegos de acción, sin que haya que sufrir estelas en la visualización de movimientos rápidos, lo que hasta el presente era un freno importante para el uso de estas pantallas en ordenadores, aunque en la actualidad tienen un precio bastante elevado comparado con los CRT, especialmente en televisores.

sábado, 13 de septiembre de 2008

PRACTICA RADIOFRECUENCIA, AMPLIFICADOR OPERACIONAL MODO COMPARADOR Y SENSORES OPTICOS







"Antes que nada quisiera agradecer al Dr. Fernando Vazquez Torres por el espacio y apoyo que me brinda en el Grupo De Robotica de la UPIICSA del IPN, asi como Alberto Ocotitla y a Tania Jaramillo por el apoyo y la paciencia, ya que pues por ellos estoy aprendiendo algo que es esencial en mi carrera y algunos maestros no las manejan, pero en fin, lo que me queda es esforzarme y llenar el hueco de concimientos que algunos maestros dejan, ya que solo llenan horas de clase."

Esta es mi primera práctica que publico, por lo cual voy a ir mejorandola poco a poco , tal vez en estas tenga errores de redaccion y de la forma de explicar el funcionamiento del circuito pero con el tiempo ire corrigiendo estos.

En la actualidad hay una gran nececidad de controlar mecanismos o cualquier otro objeto a distancia, en esta práctica se explicara un circuito que es capaz de controlar 2 leds a distancia, estos leds estaran afectados por lo que detecten dos sensores opticos los cuales estaran conectados en el circuito del emisor.
Existen dos tipos de corriente, Corriente alterna y corriente directa. empezaremos mencionando las definiciones de corriente alterna y enseguida la corriente directa.
Corriente Alterna: Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de Alternating Current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Forma de onda de la corriente alterna

Corriente Directa: La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.


Los electrones que fluyen por un cable conductor en un circuito de corriente alterna (C.A.) no lo hacen por el centro como ocurre con la corriente continua (CC), sino que se mueven por la superficie provocando la aparición de un campo magnético a su alrededor (onda electromagnética), estas ondas electromagnéticas no requieren un medio de transmisión, pueden viajar en el vacío, como ejemplo tenemos la onda electromagnética asociada a la luz visible.

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.


A partir del momento en que la frecuencia de una onda electromagnética supera los 3 mil ciclos por segundo (3 kHz), el campo magnético que producen los electrones comienza a propagarse por el espacio en forma de ondas de radio, este fenómeno es conocido como radiación electromagnética. Las ondas de radio se localizan en una pequeña porción del espectro electromagnético, esta porción se denomina espectro radioeléctrico y comprende desde los 3 kHz hasta los 300 GHz. La siguiente escala está dada en nanómetros, un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro.


Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar.

El espectro radioeléctrico se sitúa en el contexto del espectro electromagnético, formado por el conjunto de frecuencias existente en la naturaleza y aquellas que pueden crearse artificialmente. Esta gigantesca colección de frecuencias puede dividirse, en función de su longitud de onda, en una serie de zonas: rayos X, ultravioletas, luz visible, rayos infrarrojos, etc. Cada uno de estos fenómenos físicos ocupa una zona limitada del espectro electromagnético.

Esto que se menciono anterirmente anteriormente nos da lugar a lo que conocemos como "ESPECTRO RADIOLECTRICO".

"Espectro Radiolectrico".- El espectro radioeléctrico se sitúa en el contexto del espectro electromagnético, formado por el conjunto de frecuencias existente en la naturaleza y aquellas que pueden crearse artificialmente. Esta gigantesca colección de frecuencias puede dividirse, en función de su longitud de onda, en una serie de zonas: rayos X, ultravioletas, luz visible, rayos infrarrojos, etc. Cada uno de estos fenómenos físicos ocupa una zona limitada del espectro electromagnético.



Evidentemente, una señal sólo se puede transmitir por un canal que permita la propagación de ese tipo de señales. Así, una señal eléctrica se propaga por medios conducto­res, una señal acústica necesita un medio material, etc. Sin embargo, no basta con esta adecuación en la natura­leza de la señal y del canal. Además, la señal debe tener unos parámetros adecuados. Un canal transmite bien las señales de una determinada frecuencia y mal otras.La modulación intenta conseguir esta adecuación en­tre señal y canal, de modo que en las transmisiones utili­cemos aquellas frecuencias en las que el canal proporcio­na la mejor respuesta.

El dispositivo que modula y demodula la señal digital y analógica respectivamente se llama módem.

Entonces hay dos tipos de modulaciones analógica y digital.

La modulacion Analógica esta encargada llevar datos Analógicos en Señales analógica, por ejemplo señales de Radio, televisión, etc.

La modulación digital esta encargada de llevar datos digitales en señales analógicas.

Esto es un poco sobre la teria que debemos sobre radiofrecuencia, ahora abordaremos los sensores.



Sensor.- Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc. Una magnitud eléctrica obtenida puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como un fototransistor), etc.

Entre las características técnicas de un sensor destacan las siguientes:

* Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse el sensor.
* Precisión: es el error de medida máximo esperado.
* Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para definir el offset.
* Linealidad o correlación lineal.
* Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida y la variación de la magnitud de entrada.
* Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse a la salida.
* Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las variaciones de la magnitud de entrada.
* Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
* Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.

Por el momento nos enfocaremos al sensor óptico ya que hay que es el que vamos a ocupar en la práctica.

El funcionamiento del sensor optico es en la emisión de un haz de luz infrarroja por medio del diodo emisor. Dicho haz de luz se refleja sobre una superficie llegando así a la base del fototransistor. De esta manera a medida que la superficie reflejante será más clara mayor corriente se producirá a través del fototransistor y así se obtendrá mayor voltaje a la salida y mientras más obscura será la superficie menor será la intensidad de rayo infrarrojo reflejado por lo que el voltaje de salida en el fototransistor será menor.

Los sensores opticos tienen muchas aplicacioes, por ejemplo en imp´resoras, en servomotores para ver la posición del eje, en bandas de produccion para la de4tección de materiales, etc.

Hay dos tipos de sensores opticos, que son en modo reflejante y en modo difuso.

Un sensor en modo relfejante es auqel en el que el emisor y el receptor se encuentran en diferentes encapsulados, es decir, estan separados.



Un sensor en modo difuso es aquel en el que el emisor y el receptor se encuentran en el mismo encapsulado.



En esta práctica vamos a utilizar sensore opticos en modo difuso y el modelo va a ser el QRD1114, que esta en la imagen de arriba.

Pude conectar el sensor directamente al pic, pero la verdad necesitaba "amplificar" el alcanze del mismo, notese que utilize la palabra amplificar, esto quiere decir que utilize un ciruito el cual me "amplifica" la respuesta del sensor, recordemos el fucionamiento del sensor optico, muestra en su salida una diferencia de potencial a medida que es mas clara la base reflejante. esta salida la conecte a un amplificador operacional configurado en modo comparador que fue el MCP6042 que manda microchip en forma de muestra totalmente gratis., para entender mas sobre la configuración que utilize en el amplificador operacional estudiemos brevemente sobre este.

Amplificador Operacional.- Un amplificador operacional (A.O., habitualmente llamado op-amp) es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia): Vout = G·(V+ − V−).

Sus configuraciones son:

  • Inversor
  • No inversor
  • Sumador
  • Restador
  • Integrador
  • Derivador
  • Seguidor
  • Comparador
*Todos estos configurado en modo inverso o no inversor segun sea el caso

En esta ocación abordare la configuración del aplificador operacional en modo comparador ya que es la que uitlizaremos en la práctica, si ud gusta ver mas sobre esrte tema puede consultar los capitulos 8 y 9 de el libro "Electronica basica para ingenieros" de Gustavo A. Robredo.

Amplificador operacional en modo comparador.- Compara entre las dos entradas y saca una salida en función de qué entrada sea mayor. Se puede usar para adaptar niveles lógicos.

En esta practica se utilizo en modo comparador para duplicar el alcanze, conectamos un divisor de voltaje el cual es el umbral de tal manera que nos entregara 4volts volts aproximadamente y su salida la pusimos en el pin V- del amplicador operacional en este caso fue en el pin 2 del integrado (pudimos haber ocupado un potenciometro en lugar del divisor de voltaje y asi poder haber variado el umbral), la salida del QRD1114 la pusimos en el V+ en este caso en el pin3 del integrado.

Cuando se aplica un voltaje en la entrada no inversora mayor que el umbral, se tiene a la salida una aproximación al voltaje positivo de alimentación y cuando se aplica un voltaje menor se tiene una aproximación al voltaje negativo de alimentación.

Vemos aqui que cuando el sensor no este detectando el amplificador va a mostrar un "1" lógico y cuando este detectando el sensor el ampíficador mostrara un "0" lógico en el pin Vout que es en este caso el pin 1 del integrado.

Tenemos la parte electrónica del circuito, ya vimos Tipos de corriente C.A. y D.C., espectro radiolectrico, Sensor Optica y amplificador operacional.

La comunicacion estara bajo el formato de comunicaciones rs232 para comunicacion serie, ya que en forma serial enviaremos los datos.

Pues bien a continuacion los circuitos.

El emisor del lado izquierdo y el receoptor del lado derecho.




Emisor

En esta imagen podemos ver el emisor, voy a empezar de derecha aizquierda, vemos el modulo emisor del kit de radio frecuencia, los sensores ópticos el amplificador operacional y el Microcontroladopr PIC16F648A. Notese que los sensores estan conectados al amplificador operacional MCP6042 y el Vcout esta conectado al PIc16f648A que recoge lo que hay en su puerto A y lo envia en forma serie por el portb.0 al emisor y este lo envie al receptor.


Receptor

En esta imagen se puede apreciar el circuito receptor donde se encuantran los leds afectados por los sensores opticos, empezare de izquierda a derecha, tenemos el microcontrolador PIC16F648A, los leds conectados a este, mas adelante tenemos el modulo receptro del kit y mas adelante un circuito integrado que en realidad no esta conectado a nada, el modulo recptor capta la señal y la manda en forma serie al PIC16F648A, este recibe este dato y muestra en los leds el sensor que este detectando.

El codigo se realizo en el compilador Microcode.

Este es el funcionamiento del circuito, este tiene grandes aplicaciones que de hecho en la empresa donde trabajo ya se encontro una aplicación y se estan pénsando en muchas mas.

Espero que esta práctica les haya servido y cualquier duda sobre el funcionamiento y la forma de hacer el código pues comentela y tratare de darles solución.














jueves, 28 de agosto de 2008

INGENIERIA EN INFORMATICA UPIICSA - IPN

La Ingeniería en Informática está orientada a formar profesionistas que no sean solamente usuarios de las Tecnologías de Información; sino que manera creativa e innovadora aprovechen las oportunidades que éstas brindan, para proponer soluciones con diversa gama de posibilidades y enfrentar la problemática que en cuanto a información plantee cualquier organización. Así, la carrera de Ingeniería en Informática, se propone dotar a sus egresados de una sólida preparación en el análisis y diseño de ingeniería del software; además de una comprensión clara sobre diversos aspectos de cómputo, y de la interacción con otras disciplinas como la electrónica, mecánica, telecomunicaciones, etc., todas ellas necesarias para la producción de sistemas de información que contribuyan a hacer más eficientes, productivas y competitivas a las organizaciones.

OBJETIVO
Es el de formar profesionistas con una sólida preparación científica y tecnológica de carácter interdisciplinario, que les permita desarrollar habilidades para el diseño, construcción, transferencia y adaptación de tecnologías de información, cuya aplicación en el sector productivo coadyuve en el incremento de la calidad, productiva, factibilidad y sustentabilidad de sus productos y servicios. La incorporación de los ingenieros en Informática al mercado laboral fomentará y catalizará el desarrollo de la industria de Tecnologías de información, consolidará aquellas aplicaciones que las integran y disminuirá la brecha existente en este campo.