UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA

UNIDAD IZTAPALAPA

PROYECTO TERMINAL

IlGENIERIA ELECTRONICA I1

/"SISTEMA

CENTRALIZADO DE MONITOREO RADIOLOGIC0 DEL ININ" y

Vo. Bo.

/ DANIEL g E 8 D I A Z , MAT: 80 ENCARGADO DEL DEPARTAMENTO DE DISEROS ESPECIALES.

Mayo 31, 1989.

7NG. CARLUS ffAffN R , , Jede d d k e a d e Zngeniwda

Ete&dn¿ca.

U n i v m i d a d Autónoma M&opoWana, Unidud 7 xtapdapa. P n e 6 e n t e . Me u g r a t o i n d o W e de la.6 aot¿vidudeei dv5cWwMadaA pok e L C. Dan¿& V d e z V h z e n e l ptroyec;ta "SdXertla C e M z a d o d e No U o h e o Racüot6gico deX ININ",

€1 C. V d e z ma6ifrLó La m a amplia dinpo&ición y ded¿cacidn parra & dacvlhoUo d d ptroyecto, como La cotnpLejidad d& pnoyecto eei g m n d e -tuvo que emayah v d a poaib.LUduda, La p o a i 6 W d a d que &gió a La m a ehiciente y cumple con .toa nequ&L-to~ que be Le CrabXun a;tabLec¿do. io

ant4n¿oh 6e puede

.

comphobcvt e n d kepohAe din& deX pnoyedo Debido a Lo antaion y en nti opinión, podnia oitang&a&e La páxima cae¿fjicación e n eX &&abajo neutizadu,

MIREZ JIMENEZ,

v,tÁeños Ehpec¿aees.

G m e n c i a de lngen¿&.

c. c. p . : 7rztmesado. c.c.p. : k c k i v o , Vep.tu. de Vheñoa Ebpec¿aeeei.

*

145868

Méxic0,D.F. a 18 de Noviembre de 1988.

ING. CARLOS HAHN R. Jefe del Area de Ingeniería Electrónica P r e s e n t e :

A continuación muestro a usted el Programa a desarrollar como

---

Proyecto Terminal de Ingeniería Electrónica 11.

TEMA :

"SISTEMA CENTRALIZADO DE MONITOREO RADIOLOGIC0 DEL I.N.I.N."

OBJETIVO:

Diseño y Contrucción de un Sistema de Comunicación entre

---

Monitores de Radiación de Area, colocados en diferentes áreas del I.N.I.N., y una Computadora Personal (PC), para l a transmisión de los niveles de radiación detectados.

OBSERVACIONES:

-

La señal entregada por los Monitores es analógica, del orden

de l o s milivolts.

- El sistema será para 40 Monitores remotos.

-

La distancia entre la Computadora Personal y l o s Monitores

es

variable, aproximadamente 700 metros.

- El sistema empleado deberá ser el Óptimo.

PROGRAMA : Actividades

1

1. Investigación

x x

2. Diseño 3. Construcción

4. Pruebas

2

3

4

S e m a n a s

5

6

7

8

9

10

11 12

x x x x x x x x x x

5. Correcciones

x

6. Pruebas Finales

7. Reporte Final

x x

x

LUGAR : Departamento de Diseños Especiales. Gerencia de Instrumentación Instituto iüacional de Investigaciones Nucleares.

Km. 36.5 Carr. México-Toluca, Salazar, Edo. de México.

Vo. Bo.

' ING. FCO. JAVIER RAMIREZ JIMENEZ (Aseso r) Encargado del Departamento de Diseños Especiales. Tel: 5-18-23-60 ext. 358

A t e n t a m e n t e.

DANIEL VELZ DIAZ Mat. 80319068

I N D I C E

CAPITULO 1 : CONCEPTOS GENERALES

1.1 2, Que e s la Radiación ? 1.2 Detectores de Radiación @mma RMS 11

1.3 Necesidad de un SCMR CAPITULO 2 : BQTlJDIO PRELIMINAR

2.1 I n t r o d u c c i d n 2.2 Fuente y Destino de l a Informacidn

2.3 Canal de Transmisión 2 . 4 Procesamiento de la Información

.

2 5 Comunicncidn A sfncrona

2.6 SCMR CAPITULO 3 : DISl#O

3.1 Diagmma

8,

bloques y su func&onamien

3.2 A d q u i s i c i d n de Datos

3.3 Microprocesador 3.4 I n t e r f a z de comunicacidn programable 3.5 Convertidor de n i v e l

C A P I T U L O 4 : CONSTRTJCCION Y RTS1JLTAT)OS (AR%

4.1 iliaerama de conexiones 4 . 2 L i s t a de componentes

4 . 3 Resultados CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA

'

PROTOTIPO)

a

CAPITULO 1

CONCEPTOS GE3VEMLES

1.1

Qué e s l a Radiación ? La r a d i a c i ó n e s e n e r g f a que v i a j a a través deii e s p a c i o .

Es e s e n c i a l pa*

--

e l ambiente humano. Algunos ejemplos familia

r e s son l a l u z y e l c a l o r de3 sol que l l e g a n a la t i e r * . O t r o s t i p o s d e r a d i a c i ó n son los ray=

-

X y las ondas de l a re.

dio.

La r a d i a c i ó n proviene de los dtomos.

Todos l o s o b j e t o s

-

de l a n a t u r a l e z a e s t á n c o n s t i t u i d o s por átomos.

Son 1’0s cons-

t i t u y e n t e s b á s i c o s que i n t e g r a n i a m a t e r i a .

átomos t i e n e n

LOS

una p a r t e c e n t m l , o n ú c l e o , compuesto p o r n e u t r o n e s y proton e s , a l r e d e d o r d e l c u a l g i r a n en ó r b i t a los e l e c t r o n e s . El nÚ

-

mero de n e u t r o n e s , p r o t o n e s y e l e c t r o n e s varia, formando d i s t i n t o s e l emento s.

EI protón t i e n e una carga e l é c t r i c a p o s i t i v a

y e l electrón

--

t i e n e una c a r e e l é c t r i c a n e g a t i v a . E s t a a t m c c i ó n e i e c t r i c a

-

mantiene a l o s e l e c t r o n e s en ó r b i t a . L o s grupos unidos de & t o mos s e llaman moléculas.

LOS

dtomos y l a s m o l é c u l a s poseen

--

e n e r g í a que e s t á a s o c i a d a a s u movimiento ( e n e r d a c i n é t i c a )

o a su e s t r u c t u m (energía p o t e n c i a l ) , Tanto átomos como m o l é c u l a s pueden a b s o r b e r e n e r g í a , en cuyo c a s o , s u movimiento y/o e s t r u c t u r a cambia para estar de

-

acuerdo con e l incremento de e n e r g í a . Pero los dtomos y l a s

m o l e c u l a s también pueden l i b e r a r e n e r g í a y e s t e fenómeno esta

-

acompañado p o r cambios en s u movimiento y/o e s t r u c t u r a , Por

ejemplo, cuando una v e l a a r d e , l a e s t r u c t u r a de l a s m o l é c u l a s

-

que forman l a v e l a cambia a l combinarse l a p a r a f i n a con e l

oxígeno d e l a i r e . Como r e s u l t a d o de e s t o s cambios e s t r u c t u w l e s , s e l i b e m e n e r g í a r a d i a n t e en forma de c a l o r y l u z .

las -

L o s d i s t i n t o s t i p o s de r a d i a c i ó n , p r o v e n i e n t e de d i f e r e n

t e s f u e n t e s , t i e n e n a s o c i a d a s d i s t i n t a s e n e r g í a s . Tanto

r a d i a c i o n e s de c a l o r como l a l u z , son ejemplos de ondas e l e c t r o m a g n é t i c a s . L a s ondas e l e c t r o m a g n é t i c a s que conocemos como l u z c o n t i e n e n más e n e r g í a que a q u e l l a s que conocemos como ea-

-

l o r ( i n f r a r r o j a s ) . L a s microondas y l B s ondas de l a r a d i o con t i e n e n menos energ€a que l a s i n f r a r r o j a s , m i e n t m s que l o s

-

r a y o s X c o n t i e n e n mds e n e r g í a que l a l u z . Las ondas e l e c t r o - magnthicas con más e n e r g í a t i e n e n una f r e c u e n c i a mayor y una

l o n g i t u d de onda menor. A q u e l l a s ondas con mds e n e r g í a que l a l u z t i e n e n un poder de p e n e t r a c i ó n mayor,Por e s o , l o s r a y o s X,

p o r t e n e r mucha energía, se usan p8m t%ert@dentro de l a a persona s.

-

Nuestros s e n t i d o s sólo pueden d e t e c t a r las ondas e l e c t r o magnéticas i n f r a r r o j a s y las de l u z . Detectamos l a s d e d s ondas electromagnéticas mediante instrumentos e s p e c i a l e s que

-

l a s c o n v i e r t e en información i n t e r p r e t a b l e p o r nuestros s e n t i dos. Por ejemplo, l a s ondas de l a r a d i o pueden p e r c i b i r s e med i a n t e una radio, que l a s c o n v i e r t e a sonido. Además de e s t a s ondas electromagnéticas, l a r a d i a c i ó n

-

también puede c o n s i s t i r de p a r t f c u l a s m o v i h d o s e a a l t a v e l o cidad. Etitas pueden s e r de v a r i o s t i p o s , t a l e s como e l e c t r o nes, protones, neutrones ;y p a r t f c u l a s a l f a , emitidas por &tomos i n e s t a b l e s (que t i e n e n demasiada enerqfa) cuando decaen.

ener -

La r a d i a c i ó n puede s e r benéfica, pero también e s capas

de dañar. Aunque ninguno de nosotros e s t a r í a v i v o s i n l a

g í a r a d i a n t e d e l s o l , l a exposición excesiva a l a l u z s o l a r

-

-

pueden producir quemaduras dolorosas y, en algunos casos, can ter

de l a p i e l . Las fugas de l o s hornos de microondas son pe-

l i g r o s a s y l a s quemaduras producidas por e l c a l o r y e l l a s e r

-

pueden matar. La r a d i a c i ó n de & t o m o s en d e s i n t e g r a c i ó n (llama

da decaimiento m d i a c t i v o ) también puede dafiar en forma a n d l o

ga. Decaimiento Radiactivo

.

Los dtomos son l a s unidades minimas de l o s elementos.Asf,

hay dtomos de hidrógeno, carbono, oxfgeno, uranio, p o t a s i o ,

-

plomo y d e l r e s t o de los d i f e r e n t e s elementos que e x i s t e n en l a naturaleza. La mayoría de l o s dtomos de la mayor p a r t e de

los elementos son e s t a b l e s ; un átomo de carbono 1 2 p e m n e c e asi para siempre, un átomo de oxígeno 1 6 permanece a s í para

-

siempre, y a s í sucesivamente. El elemento carbono t i e n e dto--

mos e s t a b l e s e i n e s t a b l e s . E l carbono 1 2 e s estable. S i n em-bargo, e l carbono 1 4 t i e n e 2 neutrones mds que el' carbono 1 2 y e s i n e s t a b l e . Eventualmente se d e s i n t e g r a d hasta formar un

átomo totalmente nuevo. Existen muchos otros dtomos que tamb i e n son i n e s t a b l e s . Se d i c e de é s t o s que son @ @ r a d i a c t i v o s yV 8 v a r i o s de e l l o s son mug Ú t i l e s en l o s procedimientos d e l diag I

n b s t i c o médico, en i n v e s t i w c i ó n y en l a producción de enerog í a nuclear.

Un dtomo i n e s t a b l e t i e n e mds energía interna en su nfi---

-

Cleo que l a estrictamente requerida; de e s t o r e s u i t a que e l

núcleo puede s u f r i r un reacomodo espontdneo (decaimiento) pa-

-

re pasar a una forma mds estable. Siempre que un átomo i n e s t a b l e s u f r e un decaimiento r a d i a c t i v o , emite p a r t e de su ener-g í a excedente en la forma de m d i a c i b n electromagnética yos gamma) o de una p . r t f c u l a &pida.

(m--

Esta energía emitida e s

l a que hace que los elementos r a d i a c t i v o s sean tanto Ú t i l e s

-

como potencialmente dañinos.

El proceso de decaimiento r a d i a c t i v o s e puede i l u s t r a r cornparandolo con un f o c o para f o t o a r a f i a ( f l a s h ) .

La energía

almacenada en el f o c o es emitida en un d e s t e l l o de l u z . La

-

energía emitida cambia l a naturaleza d e l f o c o (a un f o c o fun-

"_

.... .

__,__

dido),

ell cual y a no t i e n e la energía excedente d i s p o n i b l e y

por l o tanto es estable. De una rnRnera similar, e l átomo r a d i a c t i v o l i b e m su

--I

energía y cambia a una forma nueva. Sin embargo, a d i f e r e n c i a

-

d e l f o c o , la. forma nueva d e l átomo también puede s e r rztdiacti

va y e l proceso puede continuar en una s e r i e de pasos de de-caimiento, a n t e s de l l e g a r a l a e s t a b i l i d a d f i n a l . Cada paso de decaimiento esta acompañado de una emisión de energfa en

-

forma de radiación. A través dell tiempo la r a d i a c t i v i d a d desaparece, debido

r e q u e r-i

a que los átomos r a d i a c t i v o s decaen para transformarse en suba t a n c i a s no radia.ctivas. Una "vida media" e s e l tiempo do

para que

l a m i t a d de l o s átomos r a d i a c t i v o s decaigan y es-

t a dumcibn es d i s t i n t a p a w cada t i p o de átomo r a d i a c t i v o . Cuando se form¿ l a t i e r r a estaban presentes muchos tipos de dtomos r a d i a c t i v o s . La mayoría ,ya han decaído a una forma f i n a l e s t a b l e y s ó l o l o s dtomos r a d i a c t i v o s myy longevos y

--

a q u e l l o s que forman p a r t e de su s e r i e de decaimiento permanecen en cantidades s i g n i f i c a t i v a s . Algunos de é s t o s son e l pot a s i o 40, e l ! uranio 238 y e l t o r i o 232. Radiación I o n i z m t e . Cuando l o s c i e n t f f i c o s hablan de r a d i a c i ó n incluyen e l c a l o r y l a luz, transmisiones de r a d i o y t e l e v i s i ó n , e l radar y l a s microondas de l o s hornos para cocina, Sin embargo, pa-

Lia mayoría de l a eente, r a d i a c i ó n s i g p i f i c a rayos X y la ra--

-

d i a c i ó n p r o v e n i e n t e de m a t e r i a l e s r a d i a c t i v o s a s o c i a d o s con r e a c t o r e s n u c l e a r e s . Los c i e n t í f i c o s l a s llaman " r a d i a c i o n e s

i o n i z a n t e s I t porque produce p a r t í c u l a s e l é c t r i c a m e n t e cargadas

o 'tiones", cuando golpean ( i n t e r a c c i o n a n )

R

l a materia.

La i o n i z a c i ó n e s l a consecuencia de una c o l i s i d n e n t r e l a r a d i a c i ó n y 18 m a t e r i a . La i o n i z a c i d n e s importante para e l género humano porque l o s i o n e s pueden i n i c i a r r e a c c i o n e s

-

-

químicas en t e j i d o s v i v o s . €tos rayos

X son ondas e l e c t r o m a g n é t i c a s como l a l u z , pe-

r o con mayor poder de p e n e t m c i d n . Se c r e a n mediante d q u i n a s , cuando l o s e l e c t r o n e s con a l t a v e l o c i d a d chocan con un metal. S;e usan en muchos procedimientos de d i a g n ó s t i c o ) médico, d e b i -

do a su h a b i l i d a d para a t r a v e s a r e l cuerpo humano.

de al

Las r a d i a c i o n e s gamma son ondas e l e c t r o m a g n é t i c a s con ma

y o r e n e r g f a que los rayos X. Sbn e m i t i d a s p o r e l núcleo gunos dtomos r a d i a c t i v o s durante

-

su decaimiento. Los my08 ga

como l o s r a v o s X, t i e n e n un gran poder de p e n e t r a c i ó n y pueden pasar a t r a v d s d e l cuerpo humano. Se usan en e l trata-

1111118,

miento d e l c á n c e r p a r a matar l a s cdlulas de un tumor. Pam r e d u c i r l a i n t e n s i d a d d e los r a y o s

g a m

-

s e usan b a r r e r a s grue-

sas de c o n c r e t o o plomo.

L a s r a d i a c i o n e s cósmicas son partículas de e n e r g f a m u y a l t a , que bombardean l a t i e r r a desde e l e s p a c i o e x t e r i o r . h

mayor a l t u r a t i e n e mayor i n t e n s i d a d que

all

n i v e l d e l mar,

-

en

donde l a a t m ó s f e r a t e r r e s t r e e s más densa y da mds p r o t e c c i d n .

I

Las p a r t í c u l a s alifa son p a r t í c u l a s cargadas positivament e , emitidas por elementos que están en l a naturaleza, t a l e s como e l uranio y e l r a d i o , a s € como por elementos a r t i f i c i a l e s . Debido a

SU

gran tamafio, l a s p a r t í c u l a s a l f a t i e n e n poco

poder de penetración y puedm s e r detenidas p o r la @pa

-

exte

-

r i o r de l a p i e l o por una hoja de papel. Sin embargo, s i ell

i n g e s t i ó n l e s p a r t í c u l a s a l f a pueden g o l p e a r l a s cdlulas. Den t r o d e l cuerpo, l a p a r t f c u l a a l f a puede dañar mds que o t m s elemento emisor se introduce en e l cuerpo, por inhalación o

radiaciones, debido a su masa y c a r e e l é c t r i c a . Gas p a r t f c u l a s beta son e l e c t r o n e s d p i d o s emitidos des-

-

de e l núcleo de l o s dtomos. Estas p a r t í c u l a s son mucho mds pe queñas que l a s a l f a y pueden penetrar hasta 1 6 2 cm en agW

o t e j i d o humano. Pueden detenerse mediante hojas de aluminio de pocos milímetros de grueso. Las p a r t í c u l a s beta son emitidas p o r muchos elementos r a d i a c t i v o s .

Los neutrones son p a r t í c u l a s también muy penetrantes.

--

Provienen d e l espacio e x t e r i o r , y se producen durante l a fi-sidn de c i e r t o s dtomos dentro de un r e a c t o r nuclear. ‘61 8&ua y e l concreto se usan como escudo contrrt la r a d i a c i ó n de neu-

t r o n e s producidos en e l núcleo de un reactor. Todas e s t a s radiaciones pueden producir i o n i z a c i o n e s cuando interaccionan con t e j i d o s v i v o s ; no pueden v e r s e ni

---

s e n t i r s e , pero pueden causar e f e c t o s , pdra un e f e c t o determinado, cada t i p o de radiación t i e n e una e f i c i e n c i a d i f e r e n t e .

145868

-

Para d e t e c t a r y medir l a s radiaciones i o n i z a n t e s , e l hombre ha diseñado instrumentos s e n s i b l e s que r e g i s t r a n f l d i a c i o n e s

a n i v e l e s muy b a j o s . Es importante comprender que l o s r a y o s X, l o s rayos @mma .y l a s p a r t f c u l a s a l f a y beta no hacen que e l cuerpo se vuelva r a d i a c t i v o . Sin embargo, l o s neutrones pue-den ocasionalmente hacer que l o s átomos d e l m a t e r i a l expuesto se vuelvan r a d i a c t i v o s . Unidades para Medir l a s m d i a c i o n e s I o n i m n t e s . Podemos medir l a camtidad t o t a l de energía asociada con

-y l o s neutrones producen mds i o n i z a c i ó n -

cada t i p o de radiación. Para una cantidad dada de energía, l a s particulas a l f a

que l a s part€culas beta o los rayos gamma y l o s rayos

xb

Por

l o tanto, consideramos esta d i f e r e n c i a , a l expresar l a radiac i ó n en unidades llamadas rem. Un rem de radiación produce un

ra -

e f e c t o b i o l b p i c o constante, independientemente d e l t i p o de W diación. TJnidades más pequeñas, que miden n i v e l e s bajos de d i a c i ó n se expresan en milirem (mrem).

Un milirem e s l a m i l &

sima p a r t e de un rem, 1 . 2 Detector de Radiacidn Camma EWS I1

Descripción

.

L o s canales e l e c t r d n i c o s (EC1-1

hasta Eel-8)

reciben

UEr

sefial d e l d e t e c t o r , procesan l a sefial y muestran l a informa-cidn en e l medidor. Estos canales también proveen ell v o l t a j e

bajo hacia e l detector.. Cada canal contiene su propia:

fuente

de bajo v o l t a j e , e l e c t r ó n i c a para e l procesamiento de l a se-fial, sensor de alarma e indicador d e l n i v e l de m d i a c i d n tectado. Los c o n t r o l e s pa*

de-

l a c a l i b r a c i ó n de e s t o s c i r c u i t o 6

son a c c e s i b l e a traves d e l panel f r o n t a l y puede s e r ajustado mientras l o s canales están en operación. La l e c t u r a d e l medidor, l a s t r e s l u c e s de alarma, y l o s reestablecedores están en e l panel f r o n t a l . Los i n t e r r u p t o r e s de reestablecimiento

-

están colocados dentro de l a s l u c e s de alarma. Especificaciones.

H ecáni ca s TamaAo : 7.24

cm. x 17.8 cm. x 29.8 cm.

: 1.70 kg.

Peso

S en s i t i v i da d

EC1-1

: de 0.01 a 100 mR/h

ECl-8

: de 0.1

a 10,000 mR/h

EC1-3

: de 1.0

a 10,000 mR/h

EC1-4

: de 0.01 a 100 R/h

ECl-5

: de 0.1

EC1-6

: de 1.0 a

a 1,000 R/h

10,000 R/h

I n d i c a dore s Medidor (1) Escala : 4 6 5 decadas l o g a r f t m i c a s (2) .. .

Longitud de l a escala : 9.83 cm.

cairnentee ,

; montando verti-

( 3 ) Tiempo de respuesta: Varia continuamente con l a E zbn de conteo. Generalmente, e l tiempo

e s colocado

durante l a c a l i b r a c i ó n pra e l óptimo en flucttsación g rapidez de l a l e c t u r a .

( 4 ) Linealidad:

+-

10 $ de l a l e c t u r a t í p i c a ,

25 $ de

l a l e c t u r a máxima. Conexiones Señal de Entrada: Un par de c a b l e s t o r c i d o s que e s conectado a l a t a r j e t a de c i r c u i t o impreso. El p u l s o de entrsda más a l t o debe s e r de aproximadamente +3.4 Vüc.

Dependencia de l a Temperatura

-

Menor que 20 $ de l a l e c t u r a d e l medidor que cambia desde 50°F a 120°F (lO°C

a 49OC)

Requerimiento de Energfa 105-125 Vac

, 50-60

Hz

, 0.16

A.

Funcionamiento General

L o s pulsos d e l d e t e c t o r son aplicados, a travt?s d e l par de c a b l e s t o r c i d o s , a l c i r c u i t o o p t o - a i s l a d o r . La s a l i d a opto-aislador

del

e s a p l i c a d a a l c i r c u i t o de disparo. E l pulso de

s a l i d a d e l disparador es siempre d e l mismo ancho y amplitud.EStos pulsos de v o l t a j e son entonces promediados a una co---r r i e n t e l a cual c o n t r o l a un c o n v e r t i d o r l o g a r f t m i c o , a s í medi

-

dor muestra de l a v e l o c i d a d de los pulsos de entrada a l d e t e c

tor. L o s comparador de v o l t a j e son usados para. sensar n i v e l e s

I

p r e e s t a b l e c i d o s para l a i n d i c a c i ó n de las alarmas, esto es, l a s s a l i d a s de los compradores indican e l estado de a l a m a .

-

1.3

Necesidad de un SCMR La l i s t a s i m i e n t e proporciona l a @ma de n i v e l e s de

m-

-

d i a c i ó n para m r i o s eventos importantes. Estas c i f m s se a p l i can para d o s i s a cuerpo entero.

;L O00 O00 mrem si son r e c i b i d o s en una sola expoaicidn causarfan

LUI

-

padecimiento inmediato y la muerte dentro de po-

cas semanas. 100 O00 mrem s i son r e c i b i d a s en una s o l a exposición podrían causar padecimientos t a l e s como una nausea, pero no -mmuerte inmediata; muchos años después podría a p a r e c e r cancer en 1 de cada 100 personas expuestas a esta dosis.

podrfan causar cáncer --

1 0 O00 mrem s i son r e c i b i d o s en una s o l a exposición no causarían un padecimiento inmediato;

muchos aíros después en 1 de cada 1 O00 personas expuestas a

-

esta dosis.

,

80 mrem e s l a r a d i a c i ó n normal r e c i b i d a de fuentes natu-

r a l e s cada año a l n i v e l del mar; ésta es l a d o s i s mínima rebida por todos l o s s e r e s humanos en l a t i e r r a ; las p r o b a b i l i dades de cáncer son de 1 en 100 O00 habitantes.

-

5 mrem, esta cantidad, una f r a c c i ó n de l a r a d i a c i ó n natu r a l , e s la meta de diseño para l a radiacidn d x i m a anual en e l perímetro de una c e n t r a l nuclear. De hecho, l a d o s i s r e a l es menor.

-

145868

Como s e p r o t e g e e l hombre contra la r a d i a c i ó n ? i, Ya que la exnosicidn a l a r a d i a c i ó n i o n i z a n t e c o n l l e v a

-

un r i e s a o , debemos e v i t a r l a totalmente ? Aunque todos e s t u v i e ran de acuerdo en que se debería hacer e s t o , s e r f a imposibl’e. La radiacidn natural siempre ha estado presente en e l ambiencerca de l a mitad de nuestra d o s i s anual de radiación. L a

--

o t r a mitad proviene principalmente de los usos médicos de

la

t e .y dentro d e l cuerpo humano y e s t a s f u e n t e s proporcionan

r a d i a c i ó n i o n i z a n t e y é s t o s son n e c e s a r i o s para el diagnóstico ;y tratamiento de enfermedades. Podemos, s i n embargo,evitar expo s i c i o n e s indebidas

.

Actualmente se dispone de muchos instrumentos, que pue-den detecta.r cantidades de r a d i a c i ó n proveniente de f u e n t e s artificiales;

-

-

uno de é s t o s son l o s d e t e c t o r e s de r a d i a c i ó n ma

d e l o RiVIS 11, los cuales se encuentran en alguna área d e l I N I N . Estás á r e a s son : I

M etroiogia

I1

Acelerador

I11

Radiador Gamma

IV

Reactor

V

Celdas C a l i e n t e s

VI

P a t i o Caliente

VI1

A c e l e r a d o r P.

VI11

P.R.I.

Pueden a p l i c a r s e cuatro f a c t o r e s como medios de protec-

cidn contra l a exposición indebida a l a mdiación:

e l blinda-

j e , l a contención, l a d i s t a n c i a y e l tiempo. B l i n d a j e . L a s barreras gruesas de concreto o plomo o f r e cen una uroteccidn e x c e l e n t e contra l a r a d i a c i ó n penetrante

-

como los rayos @muna. Contención. L o s m a t e r i a l e s m d i a c t i v o s estdn confinados a un espacio mfnimo y se mantienen a i s l a d o s d e l ambiente. Distancig. A s í como e l e f e c t o de una fuente tdrmica dis-

-

minuye a l a l e j a r n o s de e l l a , también l a intensidad de 18

ra

diacibn disminuye a l aumentar l a d i s t a n c i a de la fuente. Tiempo

. Aunque algunas personas pueden exponerse r e p e t i -

damente a l a radiación, l a d o s i s t o t a l puede r e d u c i r s e y d i s minuir e l r i e s g o , limitando e l tiempo de exposición. Estos d o s Últimos f a c t o r e s meden s e r apoyados por e l ' Sistema Centralizado de Monitoreo R a d i o l b g i c o (SCMR)

, ya

--

que

nos informa de l o s n i v e l e s de r a d i a c i ó n s i n l a necesidad de

-

encontrarnos en el área radiada y l a de a c t u a r en forma oportuna para disminuir e l tiempo de exposición en caso de que s e d e t e c t e un drea de a l t o s n i v e l e s de radiación.

CAPITULO 2

ESTUDIO PRELIMINAR 2.1

Introduccidn

En todos l o s sistemas p r á c t i c o s de comunicaciones, e l ob j e t i v o primario e s mover y s u p e r v i s a r e l f l u j o de info-cidn de un punto a o t r o de una forma p r e d e c i b l e .

CANAL DF COMUNICACION

L a s t a r e a s de diseñar un sistema de comunicación son

(1) Entender

t

y e s p e c i f i c a r l a s fuentes y d e s t i n o de l a

información para e l problema p a r t i c u l a r y e s t a b l e c e r l o s re-querimientos para l a comunica-ción.

-

(2)

-

m t e n d e r y d e f i n i r e l canal sobre e l cual l a informa

cidn debe f l u i r .

(3) Crear l a s herremientas a n a l f t i c a s , métodos de modula cidn y c o d i f i c a c i ó n , ;y l a s t e c n o l o g f a s pare e l procesamiento de señal l o cual permite a la información especificada en (1) sea comunicada sobre los canales e s n e c i f i c a d o s en (2).

( 4 ) D e s a r r o l l a r una red l a cual interconecta e f i c i e n t e y económicamente l a s terminales para rea1iza.r l o s o b j e t i v o s . Estas cilatro t a r e a s no son mutuamente exclusivas, y a d , ell diseño d e l sistema de comunicación está típicamente con--frontado con una tarea de diseño iterative r e a l i z a d o ) con in-tercambios de i n g e n i e r í a incluyendo e r r o r de conducta, u t i l i zacidn d e l ancho de banda, costo, calidad, t i p o de t e e n o l o g f a , etc. 2.2

Fuente y destino de

18

información.

-

La Fuente son’ l o s d e t e c t o r e s RMS 11, explicados en e l ca p i t d o a n t e r i o r , l o s cuales nos entregan señales

anaibgicas.

E l Destino de 18 información e s l l e g a r a una computadora

personal (PC), p1’8 que ésta muestre a t r a v é s de su monitor

-

1’0s d i f e r e n t e s n i v e l e s de radiación.

La cornputadom personal (PC)

cuenta con un puerto para

comunicaciones en s e r i e . Este puerto serile c o n s i s t e de una

--

t a r j e t a Adaptadora para Comunicaciones Asíncronas o m a t a r j e t a M u l t i f m c i o n a l conteniendo l a c i r c u i t e r f a pala un puerto serie.

-

requerimiento^.

La fuente de informRcibn r e q u i e r e de un sistema que sea capaz de manejar sus señales analbgicas e f ~ c i e n t e m e n t e , l a s

-

cualles t i e n e n v a r i a c i o n e s muy pequeñas, p o r l o que s e pueden aproximar a señales de d.c. A l a computadora personal)

(PC) no l e importa e l canal

--

que se s e l e c c i o n e para l a transmisión, l o que ésta r e q u i e r e e s de un sistema r e c e p t o r para que é s t e procese la Señal

reek

bida y a s í pase la información a l a computadora. personal a

través de su puerto s e r i a l

Ó

puerto p a r a l e l o .

--

2.3

Canal de Transmisidn Para diseñar un sistema de comunicación de datos e f e c t i -

-

vo, debemos primero e s t a r seguros de t e n e r un canal de comuni caciones e f e c t i v o . Ehtendemos p o r canal de transmisión cual-q d e r m a t e r i a l , elemento o d i s p o s i t i v o capaz de t r a s l a d a r señ a l e s e l é c t r i c a s de un punto a otro.

Para l ' a s formas de comunicación e l é c t r i c a , c o m h e n t e se emplean d o s t i p o s g e n e r a l e s de medios de tmnsmisibn: l a s l f neas de transmisión y e l espacio atmosférico. Entre l a s if--neas de transmisión que más se han exnlotado o se explotan en

-

l a actualidad, se encuentmn: l a l í n e a a b i e r t a o área, 10s ca b l e s m ú l t i p l e s y el c a b l e c o a x i a l . E1 espacio a t m o s f é r i c o

se

emplea como medio de transmisión para l o s c i r c u i t o s p o r r a d i o en VHF y miccoondas (UHF y SHF)

.

La l í n e a a b i e r t a o &rea, se entiende p o r un par de con-ductores desnudos p a r a l e l o s , adecuadamente soportados en post e s para s e r u t i l i z a d o s como l í n e a de transmisión.

-

La l i n e a a b i e r t a e s una l í n e a uniforme,' e s d e c i r , una if nea cuyas propiedades e l é c t r i c a s no v a r í a n en toda su longi--

-

tud. Shs constantes e l é c t r i c a s primarias d e f i n i d a s como l a r e s i s t e n c i a , inductancia, conductancia y capacitancia p o r uni-

dad de l o n g i t u d , son constantes l i n e a l e s . Debido a l o costoso de su i n s t a l a c i ó n , a la baja capacidad de comunicación ( n h e r o de comunicaciones por l f n e a ) que se puede obtener, a s f como a o t r a c l a s e de problemas inherentes a e s t e t i p o de l í n e a ,

i

surgid l a n e c e s i d a d de i d e a r o t r o s t i p o s de l í n e a s de t r a n s - misión más e f i c i e n t e s . L o s c a b l e s m ú l t i p l e s , formados p o r un conjunto de pares

o de c u a d r e t e s dentro de un tubo m e t d l i c o , s e construyeron

p-

ra aumentar l a c a p a c i d a d de l a s r e d e s de comunicación. Debido

--

a s u c u b i e r t a de plomo y a que generalmente se i n s t a l a n en

forma s u b t e r d n e a , protegen a l o s c i r c u i t o s de l a s i n t e r f e r e 2 cias eléctricas provenientes d e l e x t e r i o r . E l cable coaxial ( o l í n e a coaxial):

t r a n s m i t i r f r e c u e n c i a s a l t a s (HF o WF') se empi-0

-

Cuando s e n e c e s i t a

-

una i í n e

cuya configuracidn s e aparta completamente d e l p r de conduct o r e s e s t u d i a d o s en l a s l i n e a s a b i e r t a s y en l o s cables. Bata

--

l i n e a s e conoce como c o a x i a l . Su e s t r u c t u m c o n s i s t e de un conducto c i l í n d r i c o en cuyo c e n t r o e x i s t e o t r o conduator

que

forman l o s dos p o l o s de l a l í n e a . En l a práctica, e l conduct o r c e n t r a l s e f i j a en forma precisa a l c e n t r o d e l c i l i n d r o , mediante pequeños d i s c o s de m a t e r i a l a i s l a n t e que se c o l o c a n a determinados i n t e r v a l o s

8

lo l a r g o d e l c a b l e . Esta fo-

s o p o r t a r e l conductor c e n t r a l h a c e que l a l i n e c o a x i a l s e

de

--

aproxime mucho a l a c o n d i c i ó n de t e n e r a l a i r e como a i s l a d o r : p o r i o que a e s t a l i n e a s e l e llama frecuentemente, i í n e con d i e l é c t r i c o de a i r e . L a s g u i a s de onda, formadas p o r un tubo de s e c c i ó n reo-

t a n g u l a r o c i r c u l a r , que c o n f i n a n l a s ondas e l e c t r o m g n d t i - s para o b t e n e r una a t e n u a c i ó n muy i n f e r i o r a l a que se t e n d r í a

145868

I

con l a propagación en e l espacio l i b r e , se pueden u s a r tam---

I

bidn como medio de transmisión a d i s t a n c i a s considerables. L o s c i r c u i t o s por radi.0 de punto a punto, que emplean e l

espacio atmosférico como medio de transmisión, pueden explot a r s e en l a banda de miay a l t a frecuencia (VHF) o a h a frecuencias superiores (microondas)

.

Para e l t i p o de señal que intentaremos t r a n s m i t i r , v a r i o s canales pueden s e r e f e c t i v o s ; pero debido a que en e l ININ se cuenta con i f n e a s

t e l e f ó n i c a s o c i o a s , é s t o es, l i n e a s t e i e -

f d n i c a s y a i n s t a l a d a s que no están prestando s e r v i c i o a l inst i t u t o , entonces, podemos e n v i a r l a i n f o m a c i d n a través de

-

dichas l f n e a s . Cables MÚlltiplies. Se entiende por cable mÚltiplle un tubo generalmente

de

plomo, dentro d e l cual se i n s t a l a adecuadamente c i e r t o número de conductores pam proporcionar t r a y e c t o r i a s de comunicacidn de dos o de cuatro conductores. EII general, en l o s sistemas t e l e f ó n i c o s l a s t r a y e c t o r i a s

de transmisidn están c o n s t i t u f d a s de un gran número de l f n e a s para un gran número de comunicaciones, ST e s t a s t r a y e c t o r i a s

fuesen proporcionadas mediante l f n e a s aéreas, e l r e s u l t a se-r í a antieconómicas e imprácticas. L a s c a r a c t e r í s t i c a s f f s i c a s tanto de l o s cables urbanos

como interurbanos nos a f e c t a n al diseño y operación como:

-

a) La no uniformidad en e l espaciamiento de los con ductores y en l a d i s t a n c i a entre c i r c u i t o s , b) C a l i b r e pequeño de conductores.

c) Espaciamiento pequeño entre conductores indivi-duales y entre pares. d) Cambios relativamente grandes en algunas de 1Qs

c a r a c t e r f s t i c a s d e l cable con cambios normales de temperatura. Estas c a r a c t e r í s t i c a s f f s i c a s tienden a producir: a) A l t a atenuación. b) Varia-ciones mug grandes no uniformes de dicha a-

tenuación con i a frecuencia y t e m p e r a t m . c) Asf como v a r i a c i o n e s en l a impedancia. d) Incrementa l a d i f i c u l t a d de c o n t r o l a r p r o b l e m s

de ruido y diafonfa. E 1 ranco de l o s cables e s d e l

# 10 a l #

26; e l c a l i b r e

más comwunente usado para cables de l a r e distancia e s e l

# 19. En cables intermedios e l c a l i b r e e s e l # # 26,

22,

#

24

--

6 del 1

Eli ancho> de banda de l a s l f n e a s t e l e f ó n i c a s e s desde 300 Hz a 3300 Hz.

-

--

2.4

Procesamiento de l a Informacibn E l proceso pasa por v a r i a s etapas, desde e l agrupamiento

de algunos monitores para formar á r e a s hasta s e r entregada la I

informacidn

la computadora personal.

8

Conmutador.

-

E l proceso de muestreo e s fundamental no s ó l o para p r e p

r a r l a s señales Ftnaidgicas para l a tmnsmisión d i g i t a l , sino

procesamiento por computadora. Para una sefial l i m i t a d a a B Hz, l o cual q u i e r e d e c i r que se en -

que también t i e n e un papel muy importante en e l a n á l i s i s de datos y en e l

f ( t ) de banda

cuentra absolutamente l i b r e de componentes de frecuencia p o r l a mínima v e l o c i d a d de muestreo e s de 2B v e c e s

encima de f=B,

por segundo, entonces e l i n t e r v a l o de muestreo e s 1/2B. Caíantif i ea do r

.

A l v a l o r a n a l ó g i c o d e l bloque a n t e r i o r s e d e s c r e t i z a , dz

pendiendo d e l número de n i v e l e s con que se tretbaje.

-

3 dfgitos 4 dfgitos 5 dfgitos

64 nive1:es

-

6 dfgitos

128 n i v e l e s

-

7 d$gitos

8 niveles

16 n i v e l e s 32 n i v e l e s

256 n i v e l e s

-

.

8 dfgitos

E l ruido de cuantizacidn puede r e d u c i r s e disminuyendo la

separacidn de n i v e l e s o acrecentando e l número de n i v e l e s emp l eado s.

I

Co d i f i cador

. -

L a señal muestreada y cuantizada de pulsos se c o d i f i c a

en un grupo o paquete equivalente de pulsos b i n a r i o s de i-1 amplitud. La c o d i f i c a c i ó n de n i v e l e s de amplitud en f o m S b i -

I

n a r i a puede r e a l i z a r s e de v a r i a s maneras:

(1) Conversión usual e n t r e decimal y b i n a r i o (cadigo b i n a r i o ) ,

-

esta conversión presenta la d i f i c u l

t a d a l cambiar de un d f g i t o decimal a o t r o 8 d p cente, e l código b i n a r i o se modifica en un n h e r o v a r i a b l e de d f g i t o s binarios:

-

4

1 O O

3

-

O 1 1

,-

l o c m 1 hace que e l código b i n a r i o

--

sea altamente s u s c e p t i b l e de e r r o r durante l a conversión A h . (2)

C6die;o Gray es e l cual s ó l o un d f g i t o Be modica a l a v e z cuando e l código decimal correspond i e n t e cambie de un n i v e l a l s i g u i e n t e .

t

-

Hay otros mecanismos de conversión de c o d i f i c a c i d n de e s t a s señales b i n a r i a s con e l a g r e e d o de b i t s de paridad para d e t e c t a r e r r o r e s y c o r r e g i r l o s ; e l p r e c i o e s de aumentar

por

supuesto, l a complejidad d e l sistema y de r e d u c i r l a v e l o c i d a d de trsnsmisión de datos ( o de aumentar e l ancho de banda). Sincroni zación.

-1

Se usan v a r i a s t é c n i c a s para l o g r a r l a s i n c r o n i z a c i ó n e l r e g i s t r o de las señales. Estas t é c n i c a s consideran:

y

1) e l uso de marcación e s p e c i a l e s insertados de manem que

-0

sean f g c i l m e n t e d i s t i n g u i b l e s de los demds pulsos normales de

-

las señales, l a s que se envían periódicamente a i n t e m l o s preestablecidos;

2)

e l uso de señales senoidales de frecuen-

c i a y f a s e conocidas, las cuales pueden e x t r a e r s e en e l rece2

I

t o r para proporcionar i a necesaria información temporal y

I

-

3) mecanfsmos que permiten obtener l a información d e l tiempo a p a r t i r de los mismos pulsos transmitidos de l a s señales, a l promediarlas durante l a r g o s i n t e r v a l o s de tiempo. L O R sistemas que implican l a transmisidn de señales dig&

-

t a l i z a d a s y c o d i f i c a d a s se denominan comúnmente sistemas de Modulacidn por C o d i f i c a c i d n de Pulsos (PCM) 2,.5

Comunicación A sfncrona

-

La comunicación a,sIncrona e s ei primer enlace con e l mun do e x t e r i o r de l a PC, ésta maneja paam entrada y/o salida. señ a l e s d i g i t a l e s . La señal e s d i g i t a l debido a que e l v o l t a j e puede tomar s ó l o dos valores: l ó g i c o , o espacio, y

+

- 12 volts

1 2 v o l t s corresponde a l "0"

es e l

-

l ó g i c o , o marca. La

comunicacidn e l é c t r i c a e s instantánea s i se desprecian l o a

-

pequeños r e t r a s o s debidos a que l a v e l o c i d a d de l a luz no es i n f i n i t a , S i e l extremo emisor de l a l i n e a está a

+

1 2 volts

a s í e s t a d ei extremo receptor.

Si se envía señales d i g i t a l e s de más y menos 1 2 v o l t s de l a PC directamente por l a l i n e a t e l e f ó n i c a , o b t e n d d a l o t r o

extremo un ruido i n i n t e l i g i b l e debido a que l a señal d i g i t a l está fuera d e l rango de frecuencia,s d e l "sistema t e l e f ó n i c o " ; s i n embargo, l a PC del' ININ e n v i a d o r e c i b i d p o r la l í n e a t e l e f ó n i c a sin necesidad de un modem (modulador

-

- demodelador)

debido a que l a conexión e n t r e la fuente y e l destino de l a información e s a t r a v é s de l a l í n e a t e l e f ó n i c a ocio-

-

y que a

pesar de que dichas l í n e a s pasan por l a c e n t r a l t e l e f ó n i c a no entran en e l conmutador, e s t o es, se conectan e n t r e s i d i r e c tamente s i n que intervenga e l sistema t e l e f ó n i c o . Velo c i da d

.

Un i n t e r f a s e para transmisión asíncrona ope-

-

a una v e l o

cidad f i j a , y ambos extremos de l a l í n e a deben operar a la

--

misma velocidad, La v e l o c i d a d de transmisión de datos s e mide en b i t s por seaundo (bps) , A v e c e s se usa l a palabra baud

en

v e z de bps. Técnicamente baud no e s l o mismo que b i t por se-gundo. Cada c a r a c t e r asíncrono debe s e r precedido por un b i t

de i n i c i o y seguido por un b i t de *rada.

La PC admite l a s s i

g u i e n t e s velocidades: 75, 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800 y 9600

.

Paridad

-

.

La paridad e s un esquema simple que permite que un e r r o r

-

sea detectado en un c a r a c t e r de datos almacenados o t r a n s m i t i

dos. E l bit de paridad e s ''1" s i hay un número impar de r v l " s en e l c a r a c t e r

y "0" s i no.

I

!

2,6

SCMR

de l o s --

E l Sistema Centralizado de Monitoreo R a d i o l ó g i c o t i e n e

como o b j e t i v o :

C e n t r a l i z a r l a información, obtenida

l o n i t o r e s de d e t e c c i ó n de Radiación, en alguna &ea

d e l ININ

en donde se l o c a l i z a l a computadora personal y a s f dsta proce se l a información de l a forma mds Ú t i l y conveniente.

De acuerdo a l estudio rea.lizado en e s t e c a i g t u l o debemos, primero, agrupar los monitores por Breas en donde l a cantidad de d s t o s e s v a r i a b l e , de 1 a 8. A cada drea se l e l l a m a d

--

Area o Area de monitores. E l conjunto de información de cada Area se t r a n s m i t i d a

t r a v é s de l o s c a b l e s t e l e f h i c o s con que cuenta e l I n s t i t u t o y que no está ocupando. La idea de agrupar

los monitores por

drea e s para que e l sistema sea l o d s económico p o s i b l e , a s i se o c u p a d n aDroximadamente 8 l í n e a s . Cada n i v e l detectado se muestrea por un conmutador, posteriormente, a esta señal muestreada se l e asigna un n i v e l

--

-

d i s c r e t o para que pueda c o d i f i c a r en 8 b i t s . Cada c a r a c t e r

que se r e c i b e en p a r a l e l o debe c o n v e r t i r s e a s e r i e y a s í a n t e s de t r a n s m i t i r s e se l e colocan l o s b i t s de c o n t r o l para transmisión asíncrona.

Los n i v e l e s manejados hasta aquf son TTL, pero é s t o s son muy s e n s i b l e s para t r a n s m i t i r s e , p o r l o que s e d n e c e s a r i o convertirlo

a.

n i v e l e s RS-232, más y menos 1 2 v o l t s , y a s í

-e x is

t a compatibilidad con los n i v e l e s d e l puerto s e r i e de l a PC.

!

CAPITULO

3

D I S ~ O Diagrama a bloques y su funcionamiento.

3.1

.

"".-

+ . a -

-..-

_-

DIAORAMA A BLOQUES SISTEMA CENTRALIZADO DE MONlfOREO RADIOLOOICO

:

U 1

MONITOR

/s

J"

C E N TRAL TELEFONICIL

I

I

1

I I

I

LINEA

I

I

I

TELEFONICA Convertidor

'4 '

I

de

I

t

USART

I I

I I

I

I

I 8

I

I I I

I 4

SEÑALES

I

DE I

I MONITORE

I

MICRO-

I I

I

1 I

FUNCIONAMIENTO A BLOQTJRS DE&

SISTFMA

.

Genera y envía en s e r i e un c a r a c t e r

t; 1 Central Telefón i ca

asíncrono e l c u a l contiene ( e l cdd& go d e l área seleccionada)

b i t de

--

i n i c i o , b i t de paridad y b i t s de pa

-

rada. El c a r a c t e r es enviado a n i v e

las de transmisión.

Retrasmite e l c a m c t e r de s e l e c c i ó n a todas l a s á r e a s de monitores si-m i l l taneament e.

L n a l i z a e l c a r a c t e r r e c i b i d o cada 2 na de las áreas.

C o n v i e r t e de n i v e l RS-232 a TTL

-

Recibe en s e r i e e l c x m c t e r y pasa a l

microprocemdor s ó l o los 8 b i t s de dato en p a r a l e l o . A n a l i z a l a información de b y t e y s i al

-

área e s l a indicada h a b i l i t a e l ADC, en caso c o n t r a r i o no hace nada. M u l t i p l e x a los n i v e l e s a n a l d g i c o s de los monitores, cada uno de e s t o s n i v e l e s

Sa-

l e n del. ADC d i g i t a l i z a d o s en p a r a l e l o . Cada n i v e l d i E i t a l i z a d o e s guardado en

-

una d i r e c c i ó n de memoria, para transmit i r l o s posteriormente. Todo e s t o e s cont r o l a d o p o r software. Recibe en Wra41elo y transmite en s e r i e (con b i t s de c o n t r o l )

.

Convierte de n i v e l TTL a RS-232. Recibe por e l puerto s e r i a l e l conjunto de c a m c t e r e s a s h c r o n o s y los guarda en memoria pam poder mostrar por p a n t a l l a

los d i f e r e n t e s n i v e l e s de radiación.

3..2

A d q u i s i c i ó n de datos

-

E 1 c i r c u i t o ADC0816, de 40 p i n e s e s un c o n v e r t i d o r A n a l ¿

Rico- D i g i t a l de aproximación sucesiva de 8 b i t s . Contiene un m u l t i p l e x o r integrado de 1 6 entradas (CH1 a CH16)

. L a s entrRi.dasA , B , C , D ,

seleccionan e l canal, e s t o es,

-

e l código b i n a r i o correspondiente a l n h e r o d e l canal. L a s s e s a l e s nnaldgicas de los canales deben de s e r mayor

o i g u a l a l v o l t a j e en e l p i n 2 3 ( R e f . neg.) a l v o l t a j e en e l p i n 1 9 (Ref. Pos.)

.

-

y menor o igual

La muestra de l a señal. que fue seleccionada se d i s c r e t i 28,

e s t o es, se nproxima a un n i v e l d i s c r e t o en forma sucesi-

va. Debido a que e l d i s D o s i t i v o t i e n e 8

b i t s para cada v a l o r

muestreado, entonces, son 256 n i v e l e s .

-

Cuando l a . señal y8 t i e n e un n i v e l d i s c r e t o se c o d i f i c a

en un c a r a c t e r de 8 b i t s , l o s cuales salen en forma p a r a l e l a . S i queremos que e l

debemos tomar l a s a l i d a de é s t e en e l p i n 1 5 (COMMON), contrario

-

c.1. sólo funcione como m u l t i p l e x o r de

lo

e s t e p i n 1 5 se conecta con e l p i n 1 8 (COMP I N ) .

Cada que se termina d e realizar alguna conversidn e l C.ii.’b

envía un pulso por el p i n 1 3 (Fx)C) el cual nos s i r v e para i n i c i a r l a s i g u i e n t e multinlexidn con el p i n 16 (START). Diagrama anexo

.

--

ADQUISICION DE DATOS vcc *

CH I

30

CH2

) 39

17

:

Ref ( + i

19

24

25' 26.

> >

8 LSB

7

> 6

27

5

28

4

29

3

30

2

MSB

31 + I 6 7 C H It'

8

CH 12

9

AIDC0816

21

(

37<

3

sc

EXPC

C H I 3 3 10

EOC

CH 14

II

START

CHI5

12

ALE

C h I0

14

A

36

B

35

C

34

D

33

COMMON

I5

COMFtlN

20

6NO

23

I

R e f (-1

I

3.3

MICROPROCESADOR

. 8748.

Características principales del C O I E l C,I.

8748 e s un m i c r o p r o c e e d o r de 40 pines el cual

-

contiene:

-

- bits;

CPU de 8

- Memoria

de programa

- Memoria

de datos RAM de 64 por 8 b i t s ;

- Capacidad

EPROM de l k por 8 b i t s ;

de E/S de 27 l í n e a s ;

- Contador/temporizador de 8 b i t s ; - Fuente de alimentacidn Única de + 5 - Un r e p e r t o r i o de 90 instrucciones; - Tiempo de ejecución de 1 6 2 c i c l o s

v;

cada instruc-

ción;

- Un

tiempo de c i c l o de 2.5 microsegundos;

- Dos bancos

de r e g i s t r o s de t r a b a j o ;

- Frecuencia de r e l o j controlada por c r i s t a l ; - P o s i b i l i d a d de avance de programa "paso a p8so" - Ocho n i v e l e s de subrutinas. Diagrama anexo

.

y

MICROPROC ESADOR

:

L

TO

9 1

OSC I

2

osc2

3

ss

5

40

ve c

35

P 24

- >4 RESET INT

> 6

Ea RD

) 7

<

P SEry WR

(

AL E(

34

0

33

9

32

I0

31

I1

30

i i e w P 12 20

27 26

VDD

25

PR OG

24

e

+

P23

23'

p22

22

P21

21

p29

3.4

INTERFAZ Dl3 COM~JNICACZON PROGRAMABLE

-

La 8251 e s un d i s p o s i t i v o conocido como Receptor/Tmnsmi s o r Sfncrono/A sfncrono Universal (USART)

.

La 8251 estd empa--

quetado en un c i r c u i t o de 28 terminales, r e q u i e r e una aliment a c i ó n de + 5 V ;y todas sus s a l i d a s y entradas son compatibles

TTL. La 8251 acepta c a r a c t e r e s de datos p a r a l e l o s de l a CPU y l o s c o n v i e r t e en un f l u j o de datos s e r i e pa*

-

transmisión. S i

multdneamente puede r e c i b i r un flujo de datos s e r i e y convert i r l o s en c a r a c t e r e s de datos paralelos para l a CPU. Transferencia de datos y d e l c o n t r o l .

CS

C/D

RD

WR

Transferencia 8251

_ _ ~ _

O

O

O

1

O

O

1

O

O

1

O

1

O

1

1

O

1

X

X

X

- Bus de

datos

- 8251 Estado - Bus de datos Bus de datos - Control Bus de datos - T e r c e r estado

Bus de datos

I

Operación. La d e f i n i c i ó n funciona.1 comaleta de l a 8251 se r e a l i z a

-

p o r progmmacibn. Se deben envinr dos palabms de contro.1 por l a CPU para i n i c i a l i z a r l a 8251 para soportar e l formato de

-

comunicacidn deseado. La palabra de i n s t r u c c i ó n de Modo d e f i ne l a s c a r a c t e r f s t i c a s o p e m c i o n a l e s g e n e r a l e s d e l 8251. L a palabra de i n s t r u c c i ó n de Comando d e f i n e la operacidn a c t u a l d e l formato seleccionado.

-

Formato de la I n s t r u c c i ó n de Modo A s h c r o n o . I

Factor de velocidad

Do

B1

O

1

O

1

D1

B2

O

O

1

1

16x

64x

síncrono

lx

Longitud de c a r a c t e r D2

L1

O

1

O

1

D3

L2

O

O

1

1

7 bits

8 bits

5 bits

6 bits

Paridad

D4 D5

PUN

O

O

1

1

FP

O

1

O

1

DRshabilitada

Impar

Par

Número de b i t s de parada

D6

s1

O

1

O

1

D7

s2

O

O

1

1

no d l i d o

1 bit

1.5 bits

2 bits

Formato de I n s t r u c c i d n de Comando.

T r a n smi s i dn

Do

TREN

1 = habilitar

O = deshabilitar

Terminal de datos l i s t a D1

DTR

DTR a

1 = f o r z a a l a Salida

cero

Recepcidn

D2

RXlS

1= habilitar

O = deshabilitar

Enviar c a r a c t e r de ruptura

D3

SBRK

1 = forza a TxD a cero

O = operación nom1

L impia r e r r o r e s

D4

ER

1 = limpia banderas de e r r o r de l a p8lablet de estado

S o l i c i t u d para e n v i a r

D5

RT S

1 = f o r z a l a s a l i d a de RTS a cero

Reiniciador

D6

IR

1 = regresa a l 8251 a l formato de instruccidn de modo Entrar a l modo HUNT

D7

EH

1 = h a b i l i t a para buscar c a r a c t e r e s de sincronía

Formato de la palabm de Estado.

Do

TxRDY

i n d i c a e l mismo n i v e l que el p i n 1 5 (TXRDY)

D1

RxRDY

i n d i c a e l mismo n i v e l que e l pin 1 4 (RxRDY)

D2

TxE

i n d i c a e l mismo n i v e l que e l p i n 18 ( T x W T Y )

D3

PE

1 = se detecto un e r r o r de paridad

D4

OF3

1 = la CPU no l e e e l c a r a c t e r d i s p o n i b l e en la recepción antes de que l l e g u e e l prbximo ~

1

D5

FE

1 = no se detect6 e l bit de parada

D6

SYNDFT

i n d i c a e l mismo n i v e l que e l pin 1 6 (SYNDET)

D7

DSR

i n d i c a e l mismo n i v e l que e l pin 22 (DSR)

-

-

TRANSMISOR RECEPTOR SINCRONO ASINCRONQ UNIVERSAL

-

+

6 ND CLK

5V

r 37-

I-'

4

26

20

RESET

21

Dd

24

-*-

22

k

DT R

'

CONTROL

DE RTS

I ): :I

MODEM

CTS

USART

cs

F/'I -

CONTROL

RD

CPU

.

WR

I1

8281

19

12

3

13

9

I0

25

16 A SYND

I5

14

18

T x EMPTY

Rx R DY

TxR DY

v

BANDERAS

TXC

-

RxC

DATOS EN

SERIE

/ RELOJES

3.5

CONVERTIDOR. 'DE NIVZL

La conversión d e l n i v e l TTL a RS-232 l a r e a l i z a e l C.1.-

1488; el cual t i e n e 3 compuertas NAND ,y un inversor. E l sumi-

-

n i s t r o d e l v o l t a j e p o s i t i v o y n e g a t i v o no t i e n e n que s e r aim6 trices, e l v o l t a j e p o s i t i v o puede t e n e r un rango de 7 a 1 5

v o l t s y e l n e g a t i v o de -2.5

a -15.

La conversión de n i v e l RS-232 a TTL l a r e a l i z a e l C.I.

-

1489; e l cual t i e n e 4 i n v e r s o r e s , e s t e (2.1. i n c l u y e una entra da de h y s t e r e s i s pa*

r e d u c i r s u respuesta a a l t a frecuencia

( s e incrementa a baja v e l o c i d a d el rechazo a l ruido).

Diagrama anexo.

i

DE NIVEL

CONVERTIDOR

:

1488

~

5 f -

7 +

- 15v

t15V

INPUT A

INPüT DI

OUTPUT A

IfiPUT D1

INPUT

81

OUTPUT í

INPUT

82

INPUT CI

OUTPUT B

INPUT C;

6ND

OUTPUT

‘ ~ l - - + INPUT

A

14

PESPONSE CONTROL A 3

OUTPUT A .

4 t -

INPUT

5 f -

RESPONSE CONTROL B

4-

OUTPUT

7 f -

6ND

INPUT O R ESPONS CONTROL II

B

B

INPUT CONlROL C

OUTPUT C

10

0

CAPITULO 4

CONSTRUCCION Y RESULTA DOS (AREA PROTOTIPO)

4.1

Diagrama de Conexiones (Diagrama s i g u i e n t e )

4.2

Li8ta de Componentes C

O

ADC0816

I

C.I. (2.1

.

8748 8251

(3.1. MCi488

c.1

MC1489

a Z

U

a o IL

w

-J

f"

r

I

-I

-0

b)

a

-

t

I o

N

-

N

I

I

; i o '

I

o.

m m

a n

a

O

C

-

h

T a

E

a a

o

iq

1

I,+4 - 1

I I

v ) -

-

I

4..3

Resultados Hasta e l momento se han presentado algunos problemas,

--

como e s e l problema de l a sincronía, e l cual f u 6 r e s u e l t o con un rediseño d e l sistema. Otro, e s e l problema que se ha pre--

sentado con l a s v e l o c i d a d e s de l o s d i s p o s i t i v o s , hasta el momento e l r e l o j número 1 e s i g u a l a l r e l o j n h e r o 3 y que son

-e s cuestión de -

i g u a l e s a 2.4576 M H z , e l r e l o j número 2 es mayor de 3 MHz e s t e problema ;va se encuentra r e s u e l t o s ó l o

a j u s t a r l o s para un funcionamiento óptimo d e l sistema. O t r o problema e s con e l tiempo de ejecución d e ' l a s ins-t r u c c i o n e s d e l 8748 .y d e l tiempo de ejecución de las instrucc i o n e s de l a PC, ,ya que e l tiempo que se l l e v a e l microproce-

-

sador en a n a l i z a r l a palabra de s e l e c c i ó n r e c i b i d a , obtener l a información d e l ADCOB16 y e n v i a r l a e s mucho mayor que

el

solucidn fue a ñ a d i r -

tiempo que tarda l a PC en c e r r a r e l archivo de comunicación ya a b i e r t o y a b r i r un nuevo archivo. La

c i c l o s de r e t a r d o a la programación d e l 8745. E l Último problema y que se encuentra pendiente,

-

es e l

d e l c o n f l i c t o que s e presenta en la unión d e l p i n de recepción

del -

d e l 1489 y e l p i n de transmisión d e l 1488, debido a que e l ni v e l de s a l i d a de é s t e Último s u j e t a e l n i v e l de entrada otro. A l s e r r e s u e l t o e s t e problema sólo nos r e s t a d a ñ a d i r l e

d i s t a n c i a e n t r e l a PC y e l área p r o t o t i p o ya que hasta e l mo-

-

mento l a s pruebas se han r e a l i z a d o con menos de 2 mts. de d i s tancia

.

4

CONCL-IONBS

Tomando en cuenta. 1a.s condiciones que se e s t a b l e c i e r o n

-

para. e l diseño d e l sistema, as5 como los r e s u l t a d o s obtenidos hasta e l momento, se puede e s t a b l e c e r que e l sistema es efi-ciente.

--

Ya que adernds, puede s e r usado, no s ó l o con monitores

-

RMS 11, s i no que para c e n t r a l i z a r informacidn de o t r o t i p o de fuentes; sólo con e l a j u s t e de l o s n i v e l e s de v o l t a j e

que

se introducen a l sistema. C o s t e a b i l i d a d de l a Implantacidn d e l Sistema. En primera i n s t a n c i a e l proyecto f u 6 presentado a la Gerencia de I n f o r m á t i c a , en donde l l e v a r o n a cabo un estudio en

-

base a l a compra de equipo que e x i s t e en e l mercado ( m u l t i p l e xores, modems, e t c , )

.

Esta Gerencia nos informó que no e s c o s t e a b l e la compra de equipo para l a r e a l i z a c i ó n d e l sistema, debido

8

que s e

--

aproximaría a l o s 100 m i l l o n e s de pesos; é s t o se entiende por

-

que l o s equipos d e l mercado sobre pasan las necesidades d e l

sistema. P o r l o cual se tomo l a d e s i c i d n de e l a b o r a r un dise-

ño que cumnliera con l a s necesidades d e l mismo, turndndose asf a l Depto, de Diseños Especiales de l a Gerencia de Instru--

menitacibn l a r e a l i z a c i ó n d e l diseño d e l sistema, E l c o s t o e s t i m a t i v o se basa en:

a) costo d e l m a t e r i a l

--

que incluye, l o s d i s p o s i t i v o s que se u t i l i z a r o n en e l modelo

I

d e l drea p r o t o t i p o , no sobre pasa l o s 250 m i l pesos. b) costo d e l d e s a r r o l l o y mano de obra, que comprende e l s a l a r i o d e l diseñador y de p r o f e s i o n i s t a s que asesoraron. Se espera que e l sistema no rebase un c o s t o t o t a l de 5 m i l l o n e s de pesos;

-

-

l o c u a l e q u i v a l e a un 596 d e l costo si. se r e a l i z a por o t r o s me d i o s {compra de equipo)

.-

..

..*

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