ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO

FIE - EIE

ASIGNATURA:

TEORA ELECTROMAGNTICA II

ELABORADO POR:

CRISTIAN MOYON

JHONY MORALES

DAVID MASAQUIZA

PAUL MAYANZA

1. TEMA:

Transmisin de audio y video por lnea de potencia PLT

2. INTRODUCCIN

La utilizacin del cableado elctrico como soporte fsico para la transmisin de informacin, adems de energa, no es una idea nueva.

PLC (Power Line Communications) es la tecnologa que posibilita la transmisin de audio, video y datos a travs las redes elctricas, entendiendo tambin como parte de la red elctrica el cableado existente dentro de cada domicilio u oficina.

El actual estado tecnolgico de PLC permite la transmisin a velocidades de hasta 200 Mbps, lo que posibilita la transformacin de la red elctrica en una autntica red de banda ancha, capaz de brindar servicios de datos, audio y video, adems de cualquier servicio que actualmente ofrezca un operador de telecomunicaciones.

Para lograr transmitir datos, audio y video a travs de la lnea elctrica a una frecuencia de 60Hz es indispensable el diseo de circuitos acopladores de impedancia, esto implica calcular la impedancia caracterstica, constante de propagacin y la constante de atenuacin.

3. OBJETIVO(S):

3.1.GENERAL

Disear un circuito acoplador de impedancias, que permita transmitir audio y video por una lnea de potencia (PLC).

3.2.ESPECFCOS

Recolectar la informacin necesaria para realizar el esquema del circuito acoplador.

Medir la impedancia de la lnea elctrica.

Obtener el valor del inductor y del capacitor.

Desarrollar la implementacin del circuito para uso prctico.

4. MATERIALES Y EQUIPOS

3 metros de cable coaxial.

4 conectores de coaxial macho tipo F.

2 metros de cable gemelo.

2 enchufes.

1 cautn.

Estao.

Pomada para soldar.

Un reproductor DVD.

Un modulador RF.

Un televisor

Disco formato DVD.

4.1 Materiales para el Circuito de Acople

2 placas pequeas perforadas.

2 conectores de coaxial hembra tipo F.

2 capacitores de 100nF a 300v

2 inductores de 1mH.

2 fusibles de 1 A

5. MARCO TERICO

Lnea de transmisin

Una lnea de transmisin es cualquier sistema de conductores, semiconductores o la combinacin de ambos, que puede emplearse para transmitir informacin, en la forma de energa elctrica o electromagntica entre dos puntos.

Las caractersticas de una lnea de transmisin se determinan por sus propiedades elctricas, como la conductancia de los cables y la constante dielctrica del aislante, y sus propiedades fsicas, como el dimetro del cable y los espacios del conductor.

Estas propiedades, a su vez, determinan las constantes elctricas primarias:

Resistencia de CD en serie (R), Inductancia en serie (L), Capacitancia de derivacin (C), Conductancia de derivacin (G).

La resistencia y la inductancia ocurren a lo largo de la lnea, mientras que entre los dos conductores ocurren la capacitancia y la conductancia.

Tecnologa PTL/PLC

Power Line Communications, tambin conocido por sus siglas PLC, es un trmino ingls que puede traducirse por comunicaciones mediante cable elctrico y que se refiere a diferentes tecnologas que utilizan las lneas de energa elctrica convencionales para transmitir seales de radio para propsitos de comunicacin. La tecnologa PLC aprovecha la red elctrica para convertirla en una lnea digital de alta velocidad de transmisin de datos.

Resistencia

La resistencia de los conductores es una de las causas ms importantes en la prdida de potencia de las lneas de transmisin. Para una lnea bifilar la resistencia se puede calcular con diferentes expresiones dependiendo si se manejan bajas o altas frecuencias. Para realizar este anlisis tomaremos en cuenta la forma de respuesta.

As para bajas frecuencias se usar la frmula:

Dnde:

r = Radio Interno del Conductor

c = Conductividad del Material Conductor

Para el caso de altas frecuencias:

Dnde:

u = Permeabilidad del Medio

c = Conductividad del Material Conductor

a = Profundidad de penetracin

Conductancia

Las prdidas de fuga o prdidas por conductancia dependen, de la calidad y diseo de los aisladores y se producen por pequeas corrientes que circulan entre conductores o entre conductores y tierra. Aunque generalmente no se considera la conductancia entre conductores de las lneas areas, porque la fuga en los aisladores llega a ser despreciable.

Las prdidas de fuga varan en gran cantidad con las fluctuaciones atmosfricas y con las propiedades conductoras de la contaminacin que se deposita en los aisladores.

En las lneas de alto voltaje existe el llamado efecto corona, que son prdidas originadas por la ionizacin del aire que rodea al conductor que producen descargas debido al alto campo elctrico. Estas descargas se producen cuando el campo elctrico excede aproximadamente los 15KV/cm. Las descargas corona no solo causan prdidas de energa sino que son fuentes de interferencia a altas frecuencias perjudicando las recepciones de radio en banda media y larga.

Inductancia

Con base en la teora y formulacin conocidas para anlisis de Sistemas de Potencia, y clculos de Lneas de Transmisin, la inductancia total de la lnea monofsica por unidad de longitud, conocida como Inductancia por milla de malla, se puede calcular como:

Capacitancia

La capacitancia de una lnea de transmisin es el resultado de la diferencia de entre los conductores, produciendo que ellos se carguen de la misma forma que las placas de un capacitor cuando hay una diferencia de potencial entre ellas. El anlisis se basa en la Ley de Gauss para campos elctricos, la cual establece que la carga elctrica total dentro de una superficie cerrada es igual a la integral sobre la superficie de la componente normal de la densidad de flujo elctrico. Las lneas de flujo elctrico se originan en las cargas positivas y terminan en las negativas. As la capacitancia para una lnea de transmisin, en funcin del rea por unidad de longitud se calcula con:

Donde:

r = Radio Externo del conductor

D = Distancia de separacin entre los centros de los conductores

k = Permitividad del material que rodea el conductor k = 8.8510-12 en el espacio libre

Cable Coaxial

Es un cable elctrico compuesto de un conductor interno encapsulado en una capa tubular aislante con una constante dielctrica alta, todo recubierto por una capa conductora (lo que comnmente llamamos malla) y finalmente envuelto por otra capa aislante.

Como el propio nombre indica gracias a esta estructura el conductor interno y externo se mantendrn siempre en el mismo eje. Los cables coaxiales nos ofrecen una atenuacin mucho menor que los cables de pares, e incluso dentro de los coaxiales segn sus parmetros unos sern mucho mejores que otros.

Los parmetros principales son:

Dimetro externo del conductor interno.

Dimetro interno del conductor externo.

La constante dielctrica, es decir, la permitividad .

La constante magntica, es decir, la permeabilidad .

Esos parmetros dotarn al cable de una capacitancia C, una inductancia L, una resistencia R y una conductancia G en concreto, que determinarn de un modo muy importante a su respuesta en frecuencia y caractersticas. En la mayora de los casos tendremos que la conductancia es prcticamente nula. OJO: Estos parmetros siempre se suelen tratar por unidad de longitud, es decir, /km, C/km, F/km, etc.

Impedancia Caracterstica

Para una mxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga (sin energa reflejada), una lnea de transmisin debe terminarse en una carga puramente resistiva igual a la impedancia caracterstica de la lnea.

Para frecuencias extremadamente bajas, dominan las resistencias y la ecuacin se simplifica

Para frecuencias extremadamente altas la inductancia y la capacitancia dominan lo cual se simplifica en:

Se puede ver que el ngulo de fase es 0 por lo tanto Zo se ve totalmente resistiva y toda la energa incidente se absorbe en la lnea. Esta impedancia tambin puede determinarse usando la Ley de Ohm, cuando una fuente se conecta a una lnea infinitamente larga y se aplica un voltaje, fluye corriente. Aunque la carga est abierta el circuito esta completo a travs de las constantes distribuidas de la lnea.

Constante de Propagacin

Llamada tambin coeficiente de propagacin se utiliza para expresar la atenuacin (Prdida de seal) y el desplazamiento de fase por unidad de longitud de una lnea de transmisin.

Donde:

= Constante de Propagacin

= Coeficiente de atenuacin (nepers por unidad de longitud)

= Coeficiente de Desplazamiento (radianes por unidad de longitud)

Ya que un desplazamiento de fase de 2 rad ocurre sobre una distancia de longitud de onda

A frecuencias altas como de radio o intermedias, L>R y C>G por lo tanto.

Las desventajas que posee el alto voltaje es que siendo una lnea de transmisin de cables abiertos separados por aire, y ya que no poseen una cubierta, las prdidas por radiacin son altas y muy susceptibles a recoger ruido.

Modulador

El modulador en el dispositivo electrnico que vara la forma de onda de una seal (modula) de acuerdo a una tcnica especfica, para poder ser enviada por un canal de transmisin hasta el dispositivo o los dispositivos que incorporen un demodulador apto para dicha tcnica.

Los moduladores domsticos son dispositivos compactos que normalmente se utilizan para modular en frecuencia UHF (analgica) seales de radiofrecuencia (RF) que provienen de seales de audio/video separadas.

Tabla de frecuencias de televisin VHF

6. PROCEDIMIENTO

Emisor

Conectar las salidas de audio y video del DVD a los puertos de entrada de audio y video del modulador respectivamente.

Luego se toma la salida coaxial del modulador y esta se conecta al circuito acoplador 1.

Posteriormente del circuito acoplador 1 sale un cable gemelo que se conecta al toma corriente 1.

Receptor

De forma similar se siguen el mismo procedimiento al realizado para el emisor, esta vez se conecta la entrada de la antena del televisor al circuito acoplador 2.

Finalmente mediante el cable gemelo conectamos el circuito acoplador 2 a la red de 110v.

Circuito de Acoplo

1) Disear el circuito que permitir el acoplo de impedancias usando la carta Smith y obtener los valores del capacitor e inductor.

2) Ensamblar el circuito en la placa perforada.( circuito acoplador 1)

3) Realizar el mismo procedimiento para circuito acoplador 2.

4) Soldar los componentes a la placa.

5) Dividir el cable coaxial en dos secciones de 1.50m.

6) Ubicar los conectores macho tipo F en los extremos de los dos cables coaxiales.

7) Cortar el cable gemelo en dos partes de 1.50m.

8) Conectar los enchufes a los cables gemelo.

7. CLCULOS

b = -0.00021

X = -0.00064

35.8X

8. CONCLUSIONES

El capacitor que se utiliz a pesar de cumplir con las especificaciones obtenidas de clculos presento problemas al momento de transmitir y receptar el video.

Para poder realizar la transmisin y recepcin PLC debemos conectar el sistema acoplador directamente a la toma de 110v de la red elctrica.

Los moduladores sirven como amplificadores RF para la transmisin.

Se necesita una red elctrica privada para evitar la contaminacin de ruido por la utilizacin de electrodomsticos.

Las impedancias del cableado con cargas y sin cargas deben estar en el rango de (10 a 100) para garantizar una mejor transferencia de la seal al canal, si los valores son diferentes al rango establecido, estos producen desacople de la seal y por lo tanto ser baja la transmisin de potencia al medio.

9. RECOMENDACIONES

Realizar correctamente el clculo de los inductores y capacitores, debido que al momento de implementarlo en la prctica se podr tener inconvenientes.

Se recomienda considerar los posibles variaciones de impedancia para tener un mejor acople.

Tomar todas las consideraciones posibles al momento de los clculos puesto que al no saber las medidas exactas tomamos estimados que no pueden ser las correctas.

Tener las precauciones necesarias puesto que al trabajar con voltajes un poco elevados estamos expuestos a posibles descargas.

Desconectar todos los electrodomsticos de las tomas para no tener inconvenientes a la hora de la prueba.

10. BIBLIOGRAFA:

http://www.monografias.com/trabajos10/vire/vire.shtml

http://www.cneisi.frc.utn.edu.ar/papers/5be01dd6afb78fdfacdaa9e1b79f.pdf

http://www.configurarequipos.com/doc62.html

http://personales.unican.es/perezvr/pdf/Cuarta%20sesion.pdf