Transmisor y receptor digital de ultrasonidos

Se puede transmitir información por cable, por infrarrojos, por teléfono, modulando un tono acústico, por ondas de radio... Hoy os voy a describir un sistema de comunicación digital por ultrasonidos. Algunos pensaréis que es un circuito vulgar y falto de originalidad. Pero os gustan los esquemas con operacionales, lo sé, lo veo en las estadísticas del blog. Os animo a leerlo.

En este artículo describiremos primero analógicamente cómo funcionan transmisor y receptor. Después, ya en el terreno digital, programaremos el firmware del transmisor. En cuanto al receptor, haremos primero un software dedicado y para terminar nos meteremos en el sistema operativo con unas explicaciones un tanto más avanzadas.

Utilizaremos transductores ultrasónicos a 40kHz como los que podéis encontrar en estos módulos para medir distancias. No he encontrado la referencia exacta, pero a la vista se parecen mucho a los que vienen en el datasheet del modelo 400ST160.

Medidor de distancia por ultrasonidos. Circuito de partida.

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Describiendo un protocolo desconocido

Imagina que estás frente a una pared de roca y quieres escalarla. Buscas alguna indicación y consultas la guía, pero nadie lo ha hecho antes. Nadie te dice cómo empezar ni por donde seguir, sólo debes fijarte con atención y encontrar algún sitio donde agarrarte para ir subiendo lentamente.

Este es el proceso de análisis en cualquier investigación, desde científica a policíaca. En ocasiones no tienes ni idea de a dónde te va a llevar. Sólo buscas indicios y relacionas patrones sin saber si caminas en la dirección correcta. Con el tiempo, alguna pieza encaja y encuentras un punto de apoyo que te permite certificar el trabajo hecho hasta el momento. Desde ahí continúas subiendo.

En la entrada anterior Demodular AFSK, desde cero explicamos cómo demodular e interpretar un protocolo conocido. En esta te invito a investigar una señal desconocida. Iremos deduciendo las capas desde la portadora de radio hasta los mensajes de texto para averiguar el origen.

Hay programas tipo Universal Radio Hacker, destinados a facilitar esta labor. Al profesional le ahorrarán mucho trabajo tedioso. Nosotros, dado que no somos profesionales, lo haremos de modo artesanal sin recurrir a software especializado.

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Demodular AFSK, desde cero

Hoy os quiero hablar sobre la modulación FSK. ¿Suena demasiado específico? Es posible... ¿Y si os digo que vamos a hablar de radio, de retro-informática, de trenes, de sonido, de matemáticas, de electrónica y de programación suena mejor? Supongo. Y si no busca otra cosa que leer. Hay muy buenos artículos sobre otra cosa en Internet.

Como te decía, vamos a tratar la modulación FSK, para mi gusto la mayoría de páginas son demasiado superficiales o demasiado matemáticas, o se quedan en la descripción o se pierden en detalles sin llegar a hilar el proceso completo.

Adaptador telefónico. Fotograma de Wargames (1983). Fuente.

Esto no son apuntes de teleco, pero créeme: tampoco es una entrada ligera que puedes leer mientras te tomas el café. Es una demostración práctica de cómo se empezó a transmitir información digital. De principio a fin. Sin fórmulas, sin apenas hardware y sin más software que el que vamos a escribir.

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Enfriadores evaporativos - Psicrometría

Hoy quería hablaros de un electrodoméstico digamos intermedio entre los ventiladores y los aires acondicionados: los enfriadores evaporativos. En su versión portátil no tienen tanta tradición como refrigeración doméstica aunque os lo vais encontrar junto a los aparatos de aire acondicionado portátiles -pingüinos-, con el reclamo de ser mucho más baratos, más ecológicos, más ligeros, tener un menor consumo y no necesitar instalación ni tubo de salida de aire caliente.

¿Pero enfría? ¿Vale la pena? ¿Sustituye a un aire acondicionado? Bueno, respuestas cortas: Sí... depende y... no. Las respuestas largas la tenéis en este artículo.

Primero vamos a introducir unos conceptos básicos de psicrometría para usarlos después. Después veremos las partes de un evaporativo y el principio de funcionamiento. Conectaremos un sensor HTU21D para medir la temperatura y humedad a la salida del aparato. Y, de postre, haremos algunas pruebas de rendimiento en distintas condiciones.

Panel de celulosa corrugada.

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Luz paralela

Para otro experimento necesitaba una fuente de luz blanca cuyos rayos fueran más o menos paralelos. No es algo inmediato. Buscando por ahí veo que hay gente que inocentemente pregunta eso mismo y otros responden con todo rigor. Sin tener en cuenta que, si quien ha preguntado pudiera entender esa respuesta, entonces no habría hecho la pregunta.

Intentemos dar un repaso dentro de lo posible a este asunto sin entrar en los detalles matemáticos.

Prisma de Newton. Esquema simplificado.
Fuente: The Dark Side of the Moon - Pink Floyd

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Raspberry Pi como generador de frecuencias

Hoy os quiero hablar sobre el generador de frecuencias de la Raspberry. Veremos cómo el BCM2835 está preparado para generar frecuencias de hasta 500Mhz. Explicaremos en qué consiste la función de GPIOCLK. Ampliaremos las posibilidades de la librería WiringPi parcheando su código fuente y os contaré cómo funciona un divisor de frecuencia fraccionario. Por fin, para terminar, como experimento práctico, conectaremos el generador a un ADC para dibujar la respuesta en frecuencia de algunos circuitos.

Sí, otra entrada de Raspberry con fuerte contenido técnico -vamos, un coñazo-.

Rango de frecuencias posibles utilizando las fuentes INTOSC y PLLD.

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El bus I2C a bajo nivel

Siendo de los protocolos más utilizados, para algunos aficionados el bus I2C continúa siendo gran interrogante hoy en día. Dada la buena recepción de la entrada anterior, titulada El bus 1-Wire a bajo nivel vamos a hacer otra dedicada a I2C con todo detalle.

Como la mejor forma de ver cómo funciona algo es practicándolo, he escrito unas funciones para emular un puerto I2C por software para Raspberry Pi utilizando por debajo las funciones de WiringPi. Los ficheros están en el github del blog y poco a poco los iremos desgranando a lo largo de esta entrada.

 Logo de I2C: Philips, ahora NXP semiconductor

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El bus 1-Wire a bajo nivel - DS1820

Hoy os traigo una entrada sobre el bus 1-Wire y el sensor de temperatura DS1820, con bastante contenido técnico y nivel de detalle, espero que la disfrutéis.

En la entrada anterior vimos cómo manejar de forma básica la conexión GPIO de una Raspberry Pi 3. En esta nos comunicaremos con un sensor digital modelo DS1820, sin utilizar ningún driver ni librería, es decir implementando a bajo nivel el protocolo 1-Wire empleado por el dispositivo.

Sensor digital de temperatura DS18B20.

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Conexión GPIO de Raspberry Pi 3

Este verano me compré una Raspberry Pi. ¿Es extraño que alguien que escribe un blog de electrónica no tenga una Raspberry? Tal vez. El caso es que quería contaros mis primeras pruebas centradas en la experimentación con la conexión GPIO.

Si habéis leído otros artículos de este blog dedicados a microcontroladores sabréis que suelo usar PIC. El objetivo de este artículo es reproducir algunas funciones para las usábamos PIC pero usando un dispositivo infinitamente más potente.

Comenzaremos con un repaso básico a lo que es la Raspberry Pi y sus accesorios a modo de introducción. Seguiremos con el manejo básico de los pines I/O usando la shell. Después pasaremos al PWM mediante la utilidad gpio de WiringPi y controlaremos un servo como ejemplo. Finalmente, para probar el I2C manejaremos un ADC tipo PCF8591 por medio de los drivers internos.

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