Señal de campana de llamada entrante
2.7 El sistema MODEM
Para poder mandar información de telemetría, se requiere trabajar a nivel de bytes, ya sea que la aplicación trabaje con archivos de tipo binario ó se esté trabajando con una cadena de caracteres ASCII, para lograr este tipo de transferencias de información se requiere que el teléfono celular esté equipado con un módem, por el cual se puedan enviar y recibir datos. Para desarrollar esta aplicación, entonces puede utilizarse un teléfono con módem integrado, la dificultad de lo anterior radica en que el vendedor de este tipo de celulares, no cuentan con información técnica de comandos de configuración del MODEM. Únicamente proveen un paquete de comunicaciones que se encarga del manejo del MODEM de forma automática, de tal forma que si no se tiene información técnica de la forma de operación de dicho puerto no es posible su manejo, si no es mediante un software propietario, que además conduce al pago de servicio de Internet inalámbrico.
Entonces, la segunda opción es la de construir un módem y adaptarlo a un teléfono celular, en este caso se siguió esta línea de trabajo por el hecho de que el sistema fue de bajo costo y la segunda causa es la de la NO contratación de servicio alguno de enlace.
En este caso y solo para fines prácticos, se construyó un pequeño modem con una velocidad de transferencia de 300 baudios, esto resulta conveniente para aplicaciones de telemetría donde no se requiere grandes volúmenes de información en aplicaciones como Localización satelital, lectura de instrumentación entre otros, es decir la transferencia se limitan a unos 30 bytes por segundo., al ser un modem de fácil armado y de bajo consumo de energía, resultó practico para interconexión con un teléfono celular, puesto que este modem no requiere la forzosa interconexión con una línea telefónica tradicional. A continuación se dá una descripción basada en las hojas de especificación del fabricante, y se continua con el diseño de la placa de circuito impreso del modem.
MM74HC943 modem 300 baud Descripción General
El MM74HC943 es un modem full duplex de baja velocidad. Contiene una interfaz serie de 300 baudios bidireccional para comunicación de datos sobre las líneas telefónicas y otros canales con un ancho de banda estrecho., este MODEM utiliza una tecnología avanzada CMOS conocida como técnica de conmutación capacitiva, la cual es utilizada para realizar el procesamiento de señales analógicas. Se explicará cada una de las secciones que componen dicho circuito integrado, para ello primero se muestra la estructura interna del circuito, la información fue obtenida de las hojas de especificaciones del fabricante. [14]
Figura 2.7.1 Diagrama a bloques del MODEM 74HC943
En la figura 2.7.1, podemos ver las 4 secciones que componen este MODEM separadas por líneas punteadas, estas son: modulador demodulador, sección hibrida y manejador de línea.
Sección moduladora.
Esta sección moduladora, contiene un sintetizador de frecuencias y un sintetizador se ondas senoidales. Esto produce una salida FSK.
Manejador de línea y sección híbrida
El manejador de línea y la sección hibrida, fueron diseñados para facilitar la conexión con una línea telefónica típica de 600 ohms de impedancia. Se pueden realizar conexiones de 2 ò 4 líneas.
Sección demodulador
El demodulador incorpora filtros antialiasing, filtro receptor, limitador, discriminador y circuito de detección de portadora.
El filtro receptor de 9 polos provee 60 dB de rechazo de tono transmitido. El discriminador es de tipo balanceado.
Así mismo, de las hojas de especificaciones obtiene la información a nivel de terminales, a continuación se describen, por el hecho de que aquí mismo se justifican algunos componentes externos requeridos.
Terminal Nombre y función
1 Entrada manejadora de sumidero: Esta entrada puede ser utilizada para Transmitir tonos generados externamente como señales de marcación (DTMF).
2 ALB Retorno analógico: Un uno lógico en esta terminal causa que la salida del modulador se conecte con la entrada del demodulador, de esta forma el dato da la vuelta por todo el chip, esto es usado como una forma de probar el circuito integrado. Si ALB y SQT son puestos simultáneamente en uno el circuito se va a un estado de apagado. Para uso normal mándese esta terminal a tierra
3 CD negado Detector de Portadora: La terminal pasa a cero lógico cuando la portadora se detecta, por lo tanto para detectar portadora conéctese un led con una resistencia de pull- up de 330 ohms
4 CDT Tiempo de detección de portadora: Un capacitor en esta terminal establece un intervalo de tiempo en que la portadora debe de estar presente antes de que la línea CD negada pase a cero.
Ajuste del tiempo de detección de portadora terminal (4)
Un capacitor en la terminal CDT (4), ajusta el intervalo de tiempo en que la portadora debe estar presente antes de que CD pase a nivel bajo. También ajusta el tiempo que la portadora debe de ser retirada para que CD regrese a uno. Las ecuaciones de tiempo son:
TCDL= 6.4 CCDT para que CD pase a bajo TCDH= 0.54 CCDT para que CD pase a alto
Ambos tiempos están en segundos y el capacitor CCDT está en microfarad Sustituyendo para el valor propuesto por el diagrama del fabricante, y el circuito armado
TCDL= 6.4 x 0.22 µf = 1.04 segundos TCDH= 0.54x 0.22 µf= 0.118 segundos
5 RXD Recepción de datos: Esta es la línea de salida de datos
6 VCC Terminal de alimentación positiva: Se recomienda un voltaje de 5 Vcc
7 CDA Ajuste de detección de Portadora: Es utilizada para el ajuste de umbral de detección de portadora la histéresis está puesta a 3 dBm para mantener este valor de umbral colóquese un capacitor de 0.1 µf a tierra
8 XTALD Manejador del cristal: XTALD y XTALS se conectan a un cristal de cuarzo de 3.5795 Mhz para obtener la temporización necesaria para el circuito integrado, en caso de que un dispositivo externo requiera de esta señal de reloj, se puede tomar de esta línea.
9 XTALS Sensor de cristal: refiérase a la terminal 8
10 FTLC Prueba de filtro/Capacitor limitador: Esta es conectada a la salida de alta impedancia del filtro receptor. Puede ser utilizada para evaluar el desempeño del filtro. Esta terminal puede ser manejada para evaluar al
demodulador. RXA1 Y RXA2 deben ser aterrizadas durante esta prueba.
Parauna operación normal del módem FTLC debe ser aterrizado en AC mediante un capacitor de paso de 0.1 µf.
11 TXD. Transmisión de datos: Esta es la línea de entrada de datos 12 GND Define la tierra del circuito
13 O/A selección de modo Originador/Contestador: Cuando esta línea esta en uno se esta trabajando en modo Originador.
14 SQT apagador de transmisor: si esta terminal se pone en uno lógico, se deshabilita al modulador
15 RXA2 Recepción analógica 2: RAX2 y RAX1 son entradas analógicas cuando se conectan como se recomienda se obtiene un hibrido de 600 ohms 16 RAX1 refiérase a RAX2
17 TXA Transmisión Analógica: Esta es la salida del manejador de línea. 18 EXI Entrada externa: Esta es la línea de alta impedancia del manejador de
línea. Esta línea puede ser utilizada para transmitir tonos externamente generados, cuando no es utilizada para este propósito debe aterrizarse
19 GNDA Tierra analógica: Las señales analógicas dentro del circuito están referidas a esta terminal
20 TLA Ajuste del nivel de transmisión: Un resistor de esta terminal a Vcc establecen el nivel de transmisión.
En las hojas de especificación del fabricante se recomiendan 3 configuraciones posibles, 2 de las cuales son configuraciones que sirven para MODEM conectado con una línea telefónica convencional, la tercera aplicación recomendada sirve para poder enlazar el MODEM acústicamente, esta aplicación es especialmente atractiva por requerir cambios mínimos para la interconexión eléctrica con un teléfono celular, a continuación se muestra esta configuración en la figura 2.7.2
Se tomó como base el diagrama eléctrico anterior, por el hecho de que resulta ideal para la aplicación en base a un sistema acústico y se pretende acoplar en este caso a un teléfono celular. Primeramente se procedió al armado, y después, se procedió a realizar unos cambios mínimos a manera de que se pueda acoplar eléctricamente al teléfono celular y así no exista interferencia acústica de fondo.
Los cambios realizados se llevaron a cabo principalmente en el último componente tanto a la entrada como a la salida del MODEM.