Capítulo II MARCO TEÓRICO

Capítulo II

MARCO TEÓRICO

10 CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

En el presente capitulo denominado Marco Teórico se sustentan las bases para el desarrollo del trabajo de grado. En primer lugar se amplían los antecedentes, se fundamentan las bases teóricas y se explican las variables de la investigación.

1.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

A continuación se describen varios trabajos de investigación realizados que sirven para respaldar el presente proyecto, en relación a sistemas de control de tráfico y sistemas inteligentes mediante tecnología de ultrasonido.

En primer lugar, Arevalo y Pirela (2009), elaboraron una investigación titulada

“Sistema de control de distancia para vehículos automotrices”, elaborada en la Universidad Privada Rafael Belloso Chacín, en la escuela de ingeniería electrónica, cuyo principal objetivo fue desarrollar un sistema de control de distancia para vehículos automotrices”. La metodología usada en la investigación es basada en la expuesta por Angulo (1999) y consta de nueve (9) fases que son las guías en la cuales se desarrollo el sistema control hasta su completa realización, obteniendo resultados satisfactorios, en cuanto al control de la distancia existente entre dos vehículos. Este estudio fue seleccionado como parte de los antecedentes de la presente investigación, ya que permite entender cómo trabaja el arduino en cuanto a la distancia entre una variable y un vehículo.

Por otro lado, Antequera y García (2013), en su investigación titulada “Estudio de viabilidad para la generación de energía eléctrica en semáforos inteligentes por medio de sistema de paneles de energía solar como alternativa para el ahorro energético” la cual fue elaborada en la universidad Rafael Belloso Chacin en la escuela de ingeniería industrial, su principal objetivo principal es el estudio de viabilidad para la generación de energía eléctrica en semáforos inteligentes por medio de sistema de paneles de energía solar como alternativa para el ahorro energético.

Se implementó una metodología ecléctica en la cual se divide en cuatro (4) fases la cual se compone en el diagnostico del problema identificación, selección de acciones de factibilidad para la planificación y el desarrollo de la viabilidad. Los resultados obtenidos después de hacer las mediciones y cálculos necesarios para saber que paneles solares utilizar (marca y capacidad de batería) fue la instalación de los paneles y el buen funcionamientos de estos. Dicha investigación se considera un antecedente ya que maneja una de nuestras variables importantes “semáforos” y nos ayuda a entender el funcionamiento de los mismos.

Por último, Deternoz y Fernández (2006), en su investigación titulada:

“Sistema de gestión y monitoreo del tránsito a través de semáforos inteligentes” la cual fue elaborada en la universidad católica Andrés Bello de Caracas en la escuela de ingeniería en informática, su objetivo principal es el proceso de administrar, analizar y almacenar datos de información que se relacionan desde los dispositivos de interconexión, los cuales se encontraron a su vez conectados al semáforo. Se implementó la metodología de cascada con fases solapadas, que forman cada una de las etapas del ciclo de vida de desarrollo del software desde la investigación preliminar hasta las pruebas del sistema debido a que en las fases en el modelo SASHIMI se superponen, lo que implica que se puede proceder a actuar durante las primeras etapas.

Los grandes resultados obtenidos mediante varios procesos fueron la elaboración de un módulo que calcula, gestiona y controla las luces de los semáforos automáticamente. Este módulo también hace que los resultados vecinos trabajen en conjunto para descongestionar la vía vehicular, cualidad y modo importante para la autonomía del sistema.

Dicha Investigación es considerada un antecedente, ya que genera aportes de importancia y significativos a nuestro proyecto, puesto a que se justifica el manejo de sensores como controladores de tráfico para la contribución del descongestionamiento de las vías principales e intersecciones de la ciudad trabajando en forma sincronizada con los semáforos cercanos. Igualmente nos ayudará para demostrar teóricamente esta investigación debido a que las causas y síntomas planteados en la misma son similares a las que se manejan en nuestro estudio de proyecto.

2.- BASES TEÓRICAS

Para toda investigación, es de importancia las fundamentaciones teóricas que sustenten y le den validez al estudio. En este sentido, se presentan las bases teóricas de la presente investigación, de la cuales se establecen conceptos que constituyen un punto de vista o enfoque dirigido a explicar el fenómeno al problema planteado.

2.1.- SISTEMA

Para Ogata (2005), “un sistema es una combinación de componentes que actúan juntos y realizan un objetivo determinado”. Un sistema no está necesariamente limitado a los sistemas físicos. El concepto de sistema se puede aplicar a fenómenos abstractos y dinámicos, como los que se encuentran en la economía, en la naturaleza o en el flujo

vehicular por tanto, la palabra sistema debe interpretarse en un sentido amplio que comprenda sistemas físicos, biológicos, económicos y similares.

2.2.- SISTEMAS DE CONTROL

Según Ogata (2005), el control automático de procesos ha desempeñado un papel vital en el avance de la ingeniería y la ciencia.

Además de su gran importancia en los sistemas de vehículos espaciales, de guiado de misiles, robóticos y análogos, el control automático se ha convertido en un aparte importante e integral de los procesos modernos industriales y de fabricación. Por ejemplo, el control automático es esencial en el control numérico de las máquinas-herramienta de las industrias de manufactura, en el diseño de sistemas pilotos automáticos en la industria aeroespacial, y en el diseño de automóviles y camiones en la industria automotriz.

Hoy en día, como los avances tanto en teoría como práctica del control automático, proporcionan los medios para conseguir un comportamiento óptimo de los sistemas dinámicos, respecto a mejorar la productividad, simplificar el trabajo de muchas operaciones manuales repetitivas y rutinarias, así como de otras actividades, de lo cual la mayoría de los ingenieros y científicos deben tener un buen conocimiento.

2.3.- TIPOS DE SISTEMAS

Según Ogata (2005) existen dos tipos de sistemas:

Sistema de control en lazo cerrado: También llamados sistemas de control realimentados. En la práctica, los términos control realimentado y control en lazo cerrado se usan indistintamente. En un sistema de control en lazo cerrado, se

alimenta al controlador con la señal de error de actuación, que es la diferencia entre la señal de entrada y la señal de realimentación (que puede ser la propia de la señal de salida o una función de la señal de salida y su derivadas y/o integrales), con el fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor deseado. El termino control en lazo cerrado siempre implica el uso de una acción de control realimentado para reducir el error del sistema.

Sistemas de control de lazo abierto: son aquellos donde la salida no tiene efecto sobre la acción de control. En otras palabras, en un sistema de control en lazo abierto no se mide la salida, ni se realimenta para compararla con la entrada. Un ejemplo práctico es una lavadora, los procesos de remojo, lavado y centrifugado en la lavadora, operan con una base de tiempo. La máquina no mide la señal de salida, que es la limpieza de la ropa.

Por otro lado, en los sistemas de control en lazo cerrado, la salida no se compara con la entrada de referencia. Así, a cada entrada de referencia le corresponde una condición de operación fija; como resultado de ello, la precisión del sistema depende de la calibración. Ante la presencia del control en lazo abierto solo se usa si se conoce la relación entre la entrada y la salida y si no hay perturbaciones internas ni externas. Es evidente que estos sistemas no son de control realimentado. Obsérvese que cualquier sistema de control que opere con una base de tiempo está en lazo abierto. Por ejemplo, el control de tráfico mediante señales operadas con una base de tiempo.

2.4.- SEMÁFOROS

Para los autores Cal y Mayor (2007), los semáforos son dispositivos eléctricos que tienen como función ordenar y regular el tránsito de vehículos

y peatones en calles y carreteras por medio de luces generalmente de color rojo, amarillo y verde, operados por una unidad de control.

2.4.1.- FUNCIONES PRINCIPALES

Ubicados generalmente en intersecciones tiene como funciones principales:

 Alternar el permiso de circulación entre una corriente vehicular o peatonal y otras.

 Regular la velocidad de los vehículos para mantener la circulación continua.

 Controlar la circulación por canales.

 Reducir el número de accidentes y colisiones, ocasionados generalmente en intersecciones.

 Generar orden en el tráfico vehicular.

2.4.2.- TIPOS DE SEMÁFOROS

Estos son recursos para que los autos circulen de forma organizada en un sentido, y su perturbación origina situación de caos el mecanismo de operación de sus unidades de control, clasificación:

 Semáforos para el control del tránsito de vehículos (los criterios utilizados para esta clase de semáforos son igualmente aplicables en ciclorrutas).

 Semáforos para pasos peatonales.

 Semáforos especiales.

2.4.3.- ESTRUCTURA

El semáforo consta de una serie de elementos físicos, como la cabeza,

soportes, cara, lentes, visera y placa de contraste. Las cuales se definen a continuación.

 Cabeza: Es la armadura que contiene las partes visibles del semáforo. Cada cabeza contiene un número determinado de caras orientadas en diferentes direcciones.

 Soportes: Son las estructuras que se usan para sujetar la cabeza del semáforo y tienen como función situar los elementos luminosos del semáforo en la posición en donde el conductor y el peatón tengan la mejor visibilidad y puedan observar sus indicaciones. Algunos elementos de soporte deberán permitir ajustes angulares, verticales y horizontales de las caras de los semáforos.

 Cara: Es el conjunto de unidades ópticas (lente, reflector, lámpara o bombillo y portalámpara) que están orientadas en la misma dirección. En 31 cada cara del semáforo existirán como mínimo dos, usualmente tres, o más unidades ópticas para regular uno o más movimientos de circulación.

 Lente: Es la parte de la unidad óptica que por refracción dirige la luz proveniente de la lámpara y de su reflector en la dirección deseada.

 Visera: Es un elemento que se coloca encima o alrededor de cada una de las unidades ópticas, para evitar que, a determinadas horas, los rayos del sol incidan sobre éstas y den la impresión de estar iluminadas, así como también para impedir que la señal emitida por el semáforo sea vista desde otros lugares distintos hacia el cual está enfocado.

 Placa de contraste: Elemento utilizado para incrementar la visibilidad del semáforo y evitar que otras fuentes lumínicas confundan al conductor.

2.4.4.- FUNCIONABILIDAD

Los mismos poseen un equipo de control el cual es un mecanismo electromecánico o electrónico, que sirve para ordenar los cambios de luces en los semáforos. Adicionalmente, puede realizar las siguientes

funciones: procesar la información generada por los detectores para ajustar los tiempos a las necesidades de la intersección; recibir y enviar información a un centro de control o controlador maestro con el fin de operar en forma coordinada; y proveer los elementos que garanticen la seguridad de los usuarios evitando señalizaciones conflictivas y reportar al centro de control el tipo de falla que puede presentar.

2.5.- ULTRASONIDO

Según Floyd (2000), explica que el ultrasonido es una onda sonora cuya frecuencia supera el límite perceptible por oído humano (supera el entrono del espectro de 20000 Hz). Algunas especies como ciertos insectos y mamíferos - los delfines y los murciélagos- lo utilizan de forma parecida a un radar para su orientación; a este fenómeno se lo conoce como eco localización. Se sabe que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que “rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, permitiéndoles crear una “imagen” de lo que está a su alrededor para poder orientarse fácilmente.

2.5.1.- FUNCIONAMIENTO DEL ULTRASONIDO

Una máquina de ultrasonido funciona cuando las ondas de sonido de una máquina del transductor se emiten hacia un objeto. Luego, esas ondas de sonido después de golpear el objeto regresan un eco que después es capturado por el mismo dispositivo. De esta manera se puede encontrar la forma y la distancia de ese objeto desde el dispositivo.

2.5.2. USOS DEL ULTRASONIDO

Para el autor Floyd (2000), El ultrasonido ha sido muy útil en medicina

porque permitió observar imágenes del interior del cuerpo en forma innocua y simple, por lo cual se le conoce como el "fonendoscopio moderno". Es muy simple para el médico de cabecera determinar por ejemplo cuando un paciente requiere cirugía urgente y cuando no la requiere. Esta técnica diagnóstica también se conoce como ecografía o sonografía.

El ultrasonido se utiliza también en aplicaciones industriales -medición de distancias, caracterización interna de materiales, ensayos no destructivos y otros-. También se emplean equipos de ultrasonido en ingeniería civil, para detectar posibles anomalías, así como para la limpieza de objetos, como, por ejemplo, carburadores.

2.5.3.- FUNCIONES EN LA INGENIERIA

El método del ultrasonido en la ingeniería es utilizado para el ensayo de los materiales, es una técnica de ensayo no destructivo -END- y tiene diversas aplicaciones, en especial para conocer el interior de un material o sus componentes según la trayectoria de la propagación de las ondas sonoras, al procesar las señales de las ondas sonoras se conoce el comportamiento de las mismas durante su propagación en el interior de la pieza y que dependen de las discontinuidades del material examinado, lo que permite evaluar aquella discontinuidad acerca de su forma, tamaño, orientación, debido que la discontinuidad opone resistencia -conocida como impedancia acústica- al paso de una onda. Las ondas pueden ser sónicas comprendidas en el intervalo de frecuencias entre 20 y 500 kHz y las ultrasónicos con frecuencias superiores a 500 kHz.

En el método ultrasónico se utilizan instrumentos que transmiten ondas con ciertos intervalos de frecuencia y se aplican para detectar defectos como

poros, fisuras, también para conocer las propiedades básicas de los líquidos y sólidos como la composición, estructura.

El análisis de los materiales mediante ultrasonido se basa en el principio físico: El movimiento de una onda acústica, sabido es que la onda acústica es afectada por el medio a través del cual viaja y se distinguen los siguientes tipos: onda longitudinal, transversal y superficial, debido a ello ocurren los cambios asociados con el paso de una onda sonora de alta frecuencia a través de un material en uno o más de los cuatro parámetros siguientes:

tiempo de tránsito, atenuación, reflexión y frecuencia. Estos parámetros a menudo pueden estar correlacionados con los cambios de las propiedades físicas, dureza, módulo de elasticidad, densidad, homogeneidad, estructura y grano del material.

2.6 ARDUINO

Arduino es una compañía de hardware libre y una comunidad tecnológica que diseña y manufactura placas de desarrollo de hardware y software, compuesta respectivamente por circuitos impresos que integran un microcontrolador y un entorno de desarrollo (IDE), en donde se programa cada placa. Arduino se enfoca en acercar y facilitar el uso de la electrónica y programación de sistemas embebidos en proyectos multidisciplinarios1 2 . Toda la plataforma, tanto para sus componentes de hardware como de software, son liberados con licencia de código abierto que permite libertad de acceso a ellos.

El hardware consiste en una placa de circuito impreso con un microcontrolador, usualmente Atmel AVR, puertos digitales y analógicos de entrada/salida, los cuales pueden conectarse a placas de expansión (shields), que amplían las características de funcionamiento de la placa Arduino. Asimismo, posee un puerto de conexión USB desde donde se puede alimentar la placa y establecer comunicación con el computador.

Por otro lado, el software consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en el entorno de Processing y lenguaje de programación basado en Wiring, así como en el cargador de arranque (bootloader) que es ejecutado en la placa El microcontrolador de la placa se programa mediante un computador.

2.7.- INTERFAZ

El concepto de interfaz se desarrolla en un ambiente informático, cuyo entorno puede describirse con términos como: computación grafica, multimedios, hipermedios interactivos, ciberespacio, realidad virtual y tele presencia, Bonsiepe (1998).

Por otro lado Floyd (2000) explica que se conoce como interfaz o interconexión al dispositivo mediante el cual existe un dialogo entre C.P.U. y una unidad externa, por ejemplo una pantalla, impresora, entre otros. En el contexto de la interacción persona-ordenador, la interfaz de usuario, es el espacio que media la relación de un sujeto y un ordenador o sistema interactivo; siendo la ventana de un sistema informático, que posibilita a una persona interactuar con él.

Para el autor Floyd (2000), se trata de un proceso mediante el cual, un sujeto, se acerca a un sistema tecnológicos con el que interacciona a través de los signos inscritos en dicha superficie; es decir, un proceso interactivo, que requiere de una serie de requisitos cognitivos básicos por parte del individuo, como percibir, decodificar, memorizar, decidir y navegar a través de la interfaz gráfica. Por lo tanto, la interfaz solo cobraría sentido, cuando el mencionado individuo, es capaz de comprender el significado y el proceso de interacción, y sus facultades cognitivas son capaces de interpretar adecuadamente los signos que se producen sobre la interfaz y usarlas adecuadamente.

2.8.- TIPOS DE REDES

Según Tanenbaum (2003), en un sentido amplio hay dos tipos de tecnologías de transmisión que se utilizan de manera extensa. Son las siguientes:

 Redes de difusión: Para Tanenbaum (2003), estas tienen un solo canal de comunicación, por lo que todas las máquinas de la red lo comparten. Si una maquina envía un mensaje orto, todas las demás lo reciben. Un campo de dirección dentro del paquete especifica el destinatario. Cuando una maquina recibe un paquete, verifica el campo de dirección. Si el paquete va destinado a esa máquina, esta lo procesa; si va destinado a alguna otra, lo ignora. Por lo general los sistemas de difusión también permiten el direccionamiento de un paquete a todos los destinos utilizando un código especial en el campo de dirección. Cuando se transmite un paquete con este código, todas las máquinas de la red lo reciben y procesan. Este modo de operación se le llama difusión o broadcasting.

 Redes punto a punto: Para Tanenbaum (2003), en contraste las redes punto a punto constan de muchas conexiones entre pares individuales de máquinas. Para ir del origen al destino, un paquete en este tipo de red podría tener que visitar primero una o más maquinas intermedias. A menudo es posible que haya varias rutas o longitudes diferentes, de manera que encontrar las correctas es importante en redes punto a punto. Por regla general las redes más pequeñas localizadas en una misma área geográfica tienden a utilizar la difusión, mientras que las más grandes suelen ser de punto a punto.

 Redes de área local: Según Tanenbaum (2003) las redes de área local o LAN, son redes de propiedad privada que se encuentran en un solo edifico o en un campus de pocos kilómetros de longitud. Se

utilizan ampliamente para conectar computadoras personales y estaciones de trabajo en oficinas de una empresa y de fábricas para compartir recursos e intercambiar información.

 Redes de área metropolitana: Según Tanenbaum (2003), las redes de área metropolitana abarcan una ciudad. El ejemplo más conocido de una MAN es la red de televisión por cable disponible en muchas ciudades. Este sistema creció a partir de los primeros sistemas de antena comunitaria en áreas donde la recepción de la televisión al aire era pobre. En dichos sistemas se colocaba una antena grande en la cima de una colina cercana y la señal se canalizaba a las casas de los suscriptores. Al principio eran sistemas diseñados de manera local con fines específicos. Después las compañías empezaron a pasar los negocios, y obtuvieron contratos de los gobiernos de las ciudades para cablear toda una ciudad. El siguiente paso fue la programación de televisión e incluso canales designados únicamente para cable. Con frecuencia, estos emitían programas de un solo tema, como solo noticias, deportes, cocina, jardinería, entre otros. Sin embargo, desde su inicio y hasta finales de la década de 1990, estaban diseñados únicamente para la recepción de televisión. A partir de que Internet atrajo una audiencia masiva, los operadores de la red de TV por cable se dieron cuenta de que con algunos cambios al sistema, podrían proporcionar servicios de Internet de dos vías en las partes sin uno del espectro. En ese punto, el sistema de TV por cable empezaba a transformarse de una forma de distribución de televisión a una red de área metropolitana.

 Redes de área amplia: Según Tanenbaum (2003), estas redes abarcan una gran área geográfica, con frecuencia un país o un continente. Contiene un conjunto de máquinas diseñado para programas de usuario. Los host están conectados por una subred de comunicación. Por su parte, los clientes son quienes poseen a los

hosts, mientras que por lo general, las compañías telefónicas o los proveedores de servicios de Internet poseen y operan la subred de comunicación. La función de una subred es llevar mensajes de un host a otro. La separación de los aspectos de la comunicación pura de la red simplifica en gran medida todo el diseño de la red.

2.9.- TOPOLOGÍAS DE RED

Según Vásquez (2010), las redes, también se pueden clasificar de acuerdo a su topología física. La topología física define la representación geométrica de todos los enlaces de una red y los dispositivos físicos que se enlazan entre sí. Las topologías más conocidas son: bus, anillo, estrella y malla.

 Una topología en bus, es una configuración de un único enlace conecta todos los dispositivos de la red constituyendo una red en forma de tronco.

 Una topología en anillo, es una topología de red donde cada dispositivo tiene una línea de conexión con todos los dispositivos de la red constituyendo una red en forma de anillo.

 Una topología en estrella, es aquella en la que cada dispositivo solo tiene un enlace dedicado con un controlador central habitualmente llamado concentrador.

 Una topología en malla es una configuración en la que cada dispositivo tiene un enlace punto a punto dedicado con cualquier otro dispositivo. El término dedicado indica que el enlace solo conduce el flujo de datos entre los dispositivos que interconecta. En la topología en malla, los dispositivos que forman la red pueden ser nodos de reenvió y enrutamiento o equipos finales.

2.10.- PROTOCOLOS DE RED

Para Ordinas J. (2008). La red Internet utiliza el protocolo IP para que las estaciones se envíen paquetes. Este protocolo es no orientado a conexión, o sea que no tiene como objetivo hacer llegar correctamente los paquetes, ni que lleguen en orden. De hecho, no garantiza ni siquiera que lleguen. De todo eso se encargan los protocolos de transporte. Una de las razones de esta división del trabajo es que los protocolos de transporte solo deben aplicarse a las estaciones terminales, de manera que el control de la transmisión se efectúa de extremo a extremo.

En lo que respecta al Internet se definieron básicamente dos protocolos de transporte UDP y TCP. UDP solo garantiza la entrega libre de errores. No preserva la secuencia ni garantiza la entrega, mientras que TCP sí que preserva el orden en el que han sido transmitidos los paquetes y se entregue.

2.10.1.- PROTOCOLO UDP

Para Ordinas (2008), el UDP, es un protocolo no orientado a la conexión, de manera que no proporciona ningún tipo de control de errores ni de flujo, aunque utiliza mecanismos de detección de errores.

En caso de detectar un error, el UDP no entrega el datagrama a la aplicación, sino que lo descarta.

Para comprender esto, conviene recordar que, por debajo del UDP está utilizando IP, que también es un protocolo no orientado a la conexión. Por tanto, se pensó en definir un protocolo del nivel de transporte que permitiera que la aplicación explotara este tipo de características y que fuera simple y sencillo.

Teniendo en cuenta que, la simplicidad del UDP hace que sea ideal para aplicaciones que requieren pocos retardos (por ejemplo, aplicaciones en tiempo real como pueden ser aplicaciones de voz y video). UDP también es ideal para aquellos dispositivos que no pueden implementar un sistema tan complejo como el TCP.

Por otra parte, un uso interesante del UDP, es en aplicaciones que trabajan en modo multicast o broadcast (enviar información a un grupo de usuarios o a todos los usuarios de la red). En este caso, se envía información a muchos receptores sin esperar una respuesta de todos, de manera que es ideal disponer de un protocolo de transporte simple y sencillo no orientado a la conexión como el UDP. Las características más importantes del UDP son las siguientes:

 No garantiza la fiabilidad; es decir, no se tiene la seguridad de que cada datagrama UDP transmitido llegue a su destino; es un protocolo best-effort: el UDP hace todo lo posible para transferir los datagramas de su aplicación, pero no garantiza su entrega.

 No preserva la secuencia de la información que le proporciona la aplicación.

Como esta en modo datagrama y utiliza un protocolo por debajo como IP, que también está en modo datagrama, la aplicación puede recibir la información desordenada. La aplicación debe estar preparada para que haya datagramas que se pierdan, lleguen con retardo o se hayan desordenado.

El datagrama UDP consta de una cabecera y un cuerpo para encapsular los datos. La cabecera consta de los elementos siguientes:

 Los campos Puerto de Origen y Puerto de destino, que identifican las aplicaciones en los terminales de origen y de destino. Cada puerto tiene 16 bits.

 El campo Longitud indica la longitud, en bytes, del datagrama UDP incluyendo la cabecera UDP (es la diferencia de la longitud del datagrama IP menos la cabecera IP). Como la longitud máxima de un datagrama IP es de 65.636 bytes, con una cabecera estándar de 20 bytes, la longitud máxima de un datagrama UDP es de 65.515 bytes.

 El campo Checksum (16 bits) es opcional y protege tanto la cabecera como los datos UDP (es preciso recordar que el checksum del datagrama IP solo cubre la cabecera IP). Cuando el UDP recibe un datagrama y determina que hay errores, lo descarta y no lo entrega a ninguna aplicación.

2.10.2.- PROTOCOLO TCP

Para Ordinas (2008), el UDP no garantiza la entrega de la información que le proporciona una aplicación, así como tampoco reordena la información en caso de que llegue en un orden diferente de aquel en que se ha trasmitido originalmente. Ahora bien, existen aplicaciones que no pueden tolerar dichas limitaciones, para superarlas, el nivel de transporte proporciona un protocolo fiable extremo a extremos llamado TCP.

También, el TCP proporciona fiabilidad a la aplicación; es decir, garantiza la entrega de toda la información en el mismo orden en que ha sido transmitida por la aplicación de origen. Para conseguir esta fiabilidad, el TCP proporciona un servicio orientado a la conexión con un control de flujo y errores.

Para proporcionar un servicio fiable a la aplicación, el TCP se basa en los principios siguientes:

 Transmisión libre de errores. El TCP debe entregar a la aplicación de destino exactamente la misma información que le entrego la aplicación de

origen. De hecho, se trata de una entrega “casi libre” de errores, puesto que puede haber algunos que un mecanismo de detección de errores no pueda detectar.

 Garantía de entrega de la información. El TCP garantiza que toda la información transmitida por la aplicación de origen se entregue a la aplicación de destino.

 Garantía de mantenimiento de la secuencia de transmisión. El TCP garantiza la entrega del flujo de información en el mismo orden en que le fue entregado por la aplicación de origen.

 Eliminación de duplicados. El TCP garantiza que solo entregara una copia de la información transmitida a la aplicación de destino. En caso de que reciba copias a causa del funcionamiento de la red o de los protocolos que se implementan por debajo del nivel de transporte, el TCP las eliminara.

 Por otra parte, las propiedades siguientes del TCP garantizan un servicio de entrega fiable de la información:

 El TCP define flujos de transmisión (stream oriented): la aplicación organiza los datos de información en flujos (streams) de bits estructurados en bytes. En consecuencia el receptor pasa a su aplicación el mismo flujo de bytes que la aplicación de origen ha pasado al TCP. Por otro lado, la aplicación no tiene ningún modo de indicar al TCP los límites en que quiere transferir la información: es el TCP quien decide en cada momento cuantos bytes transfiere en un segmento.

 El TCP está orientado a la conexión: tiene una fase de establecimiento de la conexión, una de transmisión de datos y una de desconexión.

 El TCP utiliza el concepto buffered transfer: cuando se transfiere información, TCP divide los flujos de datos (bytes) que le pasa la aplicación en trozos del tamaño que le convengan. El TCP decide el tamaño de los segmentos tanto si la aplicación genera un byte de información.

 En el primer caso, el TCP puede esperar que la memoria intermedia este

mas llena antes de transferir la información, o la puede transferir de inmediato (mecanismo push). En caso de que los flujos sean muy grandes, el TCP puede dividir la información en tamaños más pequeños antes de transferirlos.

 El TCP utiliza una conexión full dúplex: la transferencia de información es en ambos sentidos. La aplicación ve dos flujos independientes. En caso de que la aplicación cierre uno de los flujos, la conexión pasa a ser half duplex. Ello significa que uno de los extremos puede continuar enviando información por el canal, mientras que el otro extremo se limita a reconocer la información. No obstante, no es normal encontrar este caso.

Lo más habitual es que, si un extremo cierra la conexión, el otro también la cierre.

 También, el segmento TCP consta de una cabecera y un cuerpo para encapsular datos. La cabecera consta de los campos siguientes:

 El campo Puerto de origen identifica la aplicación en el terminal de origen.

 El campo Puerto de Destino identifica la aplicación en el terminal de destino.

 El campo Número de secuencia identifica el primer byte del campo de datos. En el TCP no se numeran segmentos, sino bytes. Por tanto, el número de secuencia identifica el primer byte de los datos que envía el segmento: al principio de la conexión se asigna un numero de secuencia inicial (ISN, del inglés initial sequence number), a partir del cual TCP numera los bytes consecutivamente.

 El campo Numero ACK. El TCP reconoce datos por medio de la técnica de piggybacking. Al activar un bit de la cabecera (el bit ACK), el TCP tiene en cuenta el número de secuencia ACK que indica al otro extremo TCP el próximo byte que está dispuesto a recibir. Dicho de otra manera, el número ACK menos indica el último byte reconocido.

 El campo Longitud de la cabecera indica la longitud de la cabecera, que puede ser variable. La longitud típica es de 20 bytes; sin embargo, si el

TCP utiliza el campo de opciones, puede llegar a una longitud máxima de 60 bytes. De este modo, el TCP sabe dónde empiezan los datos.

 El campo Reservado, tal como su nombre indica, está reservado y se inicializa con ceros.

 El campo Control está formado por ocho indicadores independientes, cada uno de los cuales señala una función específica del protocolo cuando está activo.

2.11.-MICROCONTROLADOR

Según Angulo (2003), el microcontrolador es un circuito integrado programable que contiene todos los componentes de un computador. Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño puede ir incorporado al dispositivo al que se gobierna. Esta última característica es la que le confiere la denominación de controlador incrustado.

El microcontrolador es un computador dedicado. En su memoria solo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas entrada/salida soportan el conexionado de sensores y actuadores del dispositivo a controlar, y todos los recursos complementarios disponibles tienen como única finalidad atender sus requerimientos. Una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para gobernar una tarea asignada.

2.10.1 RECURSOS AUXILIARES

Según las aplicaciones que orienta el fabricante cada modelo, incorpora una diversidad de complementos como:

 El circuito de reloj, encargado de generar pulsos que sincronizan el funcionamiento del sistema.

 Los temporizadores, conversores AD Y DA para recibir y enviar las señales analógicas.

 Comparadores analógicos, para verificar el valor de una señal analógica.

 Sistema de protección ante fallo de alimentación.

3.- SISTEMA DE VARIABLES

En el siguiente proyecto de investigación está constituido por dos variables, Sistema de control para parque automotor y semáforos en línea mediante captación de señales ultrasonido, las cuales son definidas de forma nominal, conceptual y operacional.

3.1.- DEFINICION NOMINAL.

 Sistema de control para parque automotor

 Semáforos en línea mediante captación de señales ultrasonido

3.2.- DEFINICION CONCEPTUAL.

Conceptualmente, Para Ogata (2005) “un sistema es una combinación de componentes que actúan juntos y realizan un objetivo determinado”.

Un sistema no está necesariamente limitado a los sistemas físicos.

En tal modo el control es el proceso de verificar el desempeño de distintas áreas o funciones de una organización. Usualmente implica una comparación entre un rendimiento esperado y un rendimiento observado, para verificar si se están cumpliendo los objetivos de forma eficiente y eficaz y tomar acciones correctivas cuando sea necesario.

Por otra parte los semáforos son dispositivos eléctricos que tienen como función ordenar y regular el tránsito de vehículos y peatones en calles y carreteras por medio de luces generalmente de color rojo, amarillo y verde, operados por una unidad de control. Cal y Mayor (2007).

Además según Porto (2010), explica que el ultrasonido es una onda sonora cuya frecuencia supera el límite perceptible por oído humano (supera el entrono del espectro de 20000 Hz). Algunas especies como ciertos insectos y mamíferos (los delfines y los murciélagos) lo utilizan de forma parecida a un radar para su orientación; a este fenómeno se lo conoce como eco localización. Se sabe que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que “rebotan” fácilmente en todos los objetos alrededor de ellos, permitiéndoles crear una “imagen” de lo que está a su alrededor para poder orientarse fácilmente.

3.3.- DEFINICIÓN OPERACIONAL.

El sistema de control se entiende como la supervisión de un proceso con el fin de no obtener resultados negativos en el proceso y agilizar el movimiento vehicular, de parque automotor solo se refiere a las vías de transito, semáforos en línea es cuando dos o más semáforos están conectados a través de una red bien sea, inalámbrica, vía wifi, etc., que comparten datos y con estos datos utilizarlos como información para la toma de decisiones y señales ultrasonido son ondas mecánicas, es decir no ionizantes, cuya frecuencia está por encima del umbral de audición del oído humano (aproximadamente 20 000 Hz) las cuales serán utilizadas en este proyecto para detectar el flujo vehicular.