Informe f2

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" Microfono espia "
Este trabajo fue elaborado por:
Yhankarla Morales, Charvel Calderon y Paola Churqui

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Informe f2

  1. 1. EXPOCIENCIA U.A.G.R.M. 2014 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENE MORENO Facultad de Ciencias de la Computación y Telecomunicaciones Carrera de Ing. Redes y Telecomunicaciones AREA: TELECOMUNICACIONES MODALIDAD: PROYECTO DE DESARROLLO TEMA: MICRÓFONO ESPÍA INALAMBRICO PARTICIPANTES : CALDERON CARDONA CHARVEL SANTIAGO 200910353 CHURQUI APAZA PAOLA ANDREA 200915738 MORALES OLIVERA YHANKARLA 206016786 DOCENTE TUTOR: ING. SAUL SEVERICHE TOLEDO SANTA CRUZ 20 de octubre de 20142014
  2. 2. 1 Índice Justificación 2 Planteamiento del Problema 2 Objetivos 2 Objetivo General 2 Objetivos Específicos 2 Marco Teórico 3 Descripción del trabajo 12 Costo del Proyecto 30 Cronograma de ejecución 30 Resultados obtenidos 30 Conclusiones 31 Referencia Bibliográficas 32
  3. 3. 2 RESUMEN DEL TRABAJO Este proyecto habla acerca del funcionamiento que se le puede dar a un transmisor FM con un micrófono incorporado del tamaño de una caja de fósforos, para usarlo como intercomunicador y hasta como micrófono sin cable, tan pequeño que se pueda esconder fácilmente en cualquier lugar sin que se note y tan sensible que vuelva altas y claras las conversaciones distantes, también como transmisor para comunicaciones a distancia y para muchos otros fines, en nuestro caso lo usaremos como un micrófono espía inalámbrico "secreto", al hablar en el micrófono Ud. puede ser escuchado en cualquier emisora FM entre la sintonía de 88 Mhz a 108 Mhz a una distancia no mayor a 100 mts. El transmisor se puede construir en una tarde con piezas sencillas, accesibles y disponibles. La construcción es divertida y se puede aprender mucho, aunque el rendimiento es modesto, puede ser desarrollado por cualquier estudiante o persona con conocimiento básico e interés en la electrónica, se recomienda seguir todas las indicaciones para un mejor funcionamiento y si no funciona a la primera, seguir intentándolo. Palabras claves Transmisor, FM, Microfono espia, oscilador de RF, Electronica, circuito, ampliicador modulador
  4. 4. 3 Justificación Este proyecto nos ayudara a implementar lo aprendido en la materia de Sistemas de comunicación 1 de la carrera de Ingeniería en Redes y Telecomunicaciones de la U.A.G.R.M. Buscando promover el interés hacia la tecnología y la electrónica básica, además de compartir los conocimientos acerca del funcionamiento, diseño y utilidad de un Circuito Transmisor de FM que si bien existe en el mercado es a un precio mayor del que se puede fabricar, puede ser utilizado en casa como un radio monitor para bebes, micrófono inalámbrico, micrófono espía inalámbrico, transmitir el audio del PC a cualquier parte de la casa, todo esto dentro de un área no mayor a 100 metros. El desarrollo de este Circuito es de muy bajo costo, portátil y novedoso al alcance de cualquier estudiante o persona en general interesadas en la electrónica para adquirir conocimiento y usarlo para su beneficio e intereses. Planteamiento del problema Demostrar las aplicaciones de un micrófono espía inalámbrico basado en un circuito transmisor FM con micrófono. Objetivos Objetivo General Desarrollar un dispositivo que permita escuchar una conversación de forma remota y de una manera muy discreta. Objetivos Específicos Implementar el circuito de Transmisión FM al tamaño de una caja de fosforo y pueda ser captado en una radio común en una frecuencia entre 88 Mhz a 108 Mhz
  5. 5. 4 Marco Teórico Transmisor FM Las modulaciones AM y FM son técnicas analógicas dado que la señal modulada se transmite continuamente empleando un canal de transmisión de cierto ancho de banda para cada señal (Fundamentos y electrónica de las comunicaciones: Enrique Sanchis) Para que las señales de audio y video puedan transmitirse tienen que pasar por un proceso que es la modulación, si se necesita transmitir muchos mensajes y al mismo tiempo y por un mismo medio es necesario asignar a cada uno una determinada banda de frecuencia, a esto normalmente se le llama Multiplexado de Frecuencia (FDM). Para la transmisión de estas señales es necesario contar con antenas de diferentes tamaños según la magnitud de frecuencia de la longitud de onda de la señal que se va a transmitir, en nuestro caso la antena no sobrepasa los 20 cm. Nuestro circuito electrónico mediante una antena, que irradiará las ondas electromagnéticas que contienen (o pueden contener) información, como ocurre en el caso de las señales de radio, televisión, telefonía móvil o cualquier otro tipo de radiocomunicación o en nuestro caso la información que precisamos. Se trata de un transmisor de FM de tamaño de una caja de fósforos, para usar como intercomunicador y hasta como micrófono sin cable. Con este sencillo circuito transmisor de frecuencia modulada (FM) nos permitirá transmitir señales de audio en un área de aproximadamente 100 mts de radio. La señal emitida puede ser sintonizada en cualquier punto del Dial de una radio de FM comercial, pues su frecuencia de transmisión puede ser fácilmente localizada entre los 88 Mhz y 108 Mhz.
  6. 6. 5 Sus usos son ilimitados, puede ser utilizado como radio monitor para bebes, como micrófono inalámbrico para conferencias, transmitir el audio del PC hacia algún otro punto de la casa o un micrófono espía inalámbrico. El transmisor de FM en miniatura, ha sido diseñado de tal forma que no exceda dichos límites de su frecuencia de oscilación que está comprendida entre los 88 y los 108Mhz y el campo generado por las irradiaciones, no supera los 50mV por metro, a una distancia de 15cm del circuito. Diagrama de bloques del transmisor de FM diseñado en Proteus Ver. 8
  7. 7. 6 El circuito está compuesto por varios elementos que describiremos a continuación el funcionamiento de cada uno de ellos cada uno de ellos. Circuito de un transmisor de FM con micrófono Micrófono Electret El MIC será el encargado de captar el ruido o la voz que al final será emitida en una radio FM. Un micrófono electret MIC tiene dos pasadores que se conectan a los conductores positivo y negativo de una batería. Como se muestra en el dibujo a continuación. El pad que toca físicamente la carcasa del micrófono se conecta al terminal negativo de la batería. Micrófono Electred
  8. 8. 7 Baterías El circuito está alimentado por una fuente de 9 V en nuestro caso, pero pueden utilizarse baterías de 3v a 6v también, una vez que ingresa la corriente llega a un capacitor de 100nF (C4) que se encarga de bloquear o filtrar los picos que genera la fuente. Batería de 9V Transistor El Q1 amplifica la señal de audio captada por el micrófono. El transistor Q1 BF494 NPN muy común o sus equivalentes (BF194, BF199, BF254, 2N2222, 2N3904) estos dos últimos tienen diferentes terminales al BF 494 (Revisar). Los tres pines del Q1 son para la base del transistor (B), colector (C) y emisor (E). Asegúrese de identificarlos correctamente, un mal funcionamiento del circuito es debido a que los pines fueron mal cableados. En caso de utilizar el transistor 2N2222A también viene en una carcasa de plástico negro (A-92 estilo) que se puede utilizar si lo desea. El T0-18 se prefiere debido a que la lata tiene una pequeña pestaña que típicamente representa el pasador de emisor.
  9. 9. 8 Partes de un Transistor de plástico Condensador variable El CV o condensador variable es usado para sintonizar el circuito oscilador estableciendo la frecuencia de transmisión. En los aparatos de radio, de televisión (TV), teléfonos, detectores de metales y otros sistemas de alta frecuencia, se utilizan capacitores y bobinas en la implementación de filtros pasa banda para dejar pasar solo un estrecho rango de frecuencias (filtros sintonizados de RF), para elegir o seleccionar emisoras (sintonizadores de RF), o bien para eliminarlas (filtros notch). Capacitores fijos y variables puestos en paralelo (en "tandem") forman parte de los circuitos "tanque" de sintonización de emisoras, conectados generalmente en paralelo con bobinas o con transformadores de RF (“Pro-física” José Luis Giordano 2010) Elementos "reactivos" como capacitores y bobinas producen desfases entre corriente y voltaje cuando son variables (a diferencia de las resistencias, que no desfasan). Los capacitores hacen que la corriente se adelante al voltaje (ángulo de fase negativo) y las bobinas atrasan la corriente (ángulo de fase positivo). En circuitos tanque, la física subyacente es que un condensador almacena energía eléctrica en el campo eléctrico entre las placas y un inductor de energía
  10. 10. 9 almacena en el campo magnético inducido por la bobina. El equivalente mecánico es el balance de energía en un volante de inercia, momento angular (energía cinética) se equilibra con la primavera (energía potencial). El CV o trimer es común, del tipo miniatura, ya que por la alteración de las espiras de la bobina podemos compensar desviaciones de la frecuencia que cause su valor (puede emplear el de tornillo negro, amarillo, verde o celeste). Partes de un Condensador Variable o Trimer Inductor El CV y la bobina L1 forman la parte mas importante del oscilador, llamados 'circuitos tanque' que va conectado al positivo y al colector. La bobina L1, sin núcleo, consiste en 3 ó 4 espiras de alambre común rígido con un diámetro de 1cm. La conexión central debe ser hecha en la segunda espira, a partir del lado de la alimentación positiva. Para fabricar la bobina va a necesitar 50 cm de alambre. Tomé el alambre y córtelo por mitad, tome 1 mitad y enróllelo en un lápiz, el radio del lápiz será más o menos de 1 cm diámetro dando 4 vueltas alrededor del mismo.
  11. 11. 10 Construcción de la Bobina en un Lápiz Antena Una pieza de alambre de cobre 20 a 25 cm de largo.La antena es acoplada a una espira intermediaria de modo de obtener un casamiento de impedancia y con eso minimizar los efectos de capacidad que pueden variar la frecuencia del transmisor. La conexión central debe ser hecha en la segunda espira, a partir del lado de la alimentación positiva. Unión de la antena a la bobina en la segunda vuelta
  12. 12. 11 Condensadores fijos Refiriéndose a la esquemática, C2 3,3nF,C4 100nf actúan como condensadores de desacoplamiento. Se utilizan para mantener una tensión constante a través de todo el circuito a pesar de las fluctuaciones de tensión como los troqueles de la batería. Un condensador puede ser considerado como una resistencia dependiente de la frecuencia (reactancia llamada). El efecto neto es que C1 33nF modula la corriente que pasa en el transistor. La C3 8,2 pF a través del transistor Q1 BF 494 sirve para mantener el circuito tanque vibrante. En teoría, siempre y cuando hay una tensión de alimentación a través del inductor y el condensador variable en paralelo, debe vibrar a la frecuencia resonante indefinidamente. En realidad, sin embargo, la frecuencia decae debido a las pérdidas de calefacción. C3 se utiliza para prevenir la caries y la hoja de especificaciones 2N2222A sugiere una capacitancia entre 4 o 10 pF. Resistencia R1 para micrófono electret La hoja de especificaciones para micrófono electret dice que la corriente máxima es de 0.5 mA. Cuando la batería se alimenta a 6V, Entonces la caída de voltaje a través R1 es V1 = 1.92V. La corriente resultante a través del micrófono está por debajo del máximo nominal Las resistencias R2,R3 y R4 en el Q1 El transistor Q1 ha calificado máximos por lo tanto exigen un divisor de tensión hecho con R2, R3 y el emisor de limitación de corriente con R4.
  13. 13. 12 Funcionamiento El condensador variable y su inductor de hecho a sí mismo va a vibrar en las frecuencias en la banda de radio FM (88 de 108 MHz). El micrófono electret tiene una resistencia que depende de qué tan fuerte que usted habla en ella. Este micrófono es alimentado por batería de 9v. Esta alimenta corriente a la base del transistor NPN BF494 que está conectado a su condensador variable inductor, y la antena. El efecto neto es que, dependiendo de su valor de condensador variable, su voz será modulada para transmitir en una frecuencia de entre 88 MHz y 108 MHz. Si cerca de una radio FM se sintoniza en la frecuencia que usamos para la demostración, se escuchara cuando habla por el transmisor. Operación En primer lugar, conectar la batería. Sintonice su radio en aire muerto, es decir, en las frecuencias de la banda de radio FM que están en silencio o sólo tienen algunos silbidos. Las frecuencias cerca 108 MHz suelen ser de aire muerto. Extender la antena y mantener el transmisor aproximadamente a 1 o 2 metros de distancia de su radio FM. Hable en el micrófono, mientras que despacio va ajustando el capacitor variable. Con la uña o un destornillador no metálico hasta que te escuches por la radio. Este proceso es frustrante y tedioso, que requiere ajuste de condensador de cuidado. Estára sintonizado una vez que se escuche,esto indica transmisor-receptor de realimentación. Si no se sintoniza en ninguna frecuencia, junte más o separe las vueltas de la bobina y vuelva a girar el CV hasta que se escuche. Si aun de no se sintoniza en ninguna frecuencia, verificar el circuito. Se debe revisar el circuito 100 veces antes de encenderlo y estar al aire, para comprobar que funcionará, y si no se sintoniza en ninguna frecuencia, entonces vuelva a revisarlo o volver a hacerlo. Y finalmente aumente la distancia del transmisor a la radio.
  14. 14. 13 Descripción del trabajo El trabajo a realizarse es un circuito, denominado transmisor FM con micrófono electret, montado en una placa impresa. Cuyo diseño del circuito se implementó en Proteus versión 8 Professional que es un programa para simular todo tipo de proyectos con circuitos. A partir del diseño con los respectivos componentes y conexiones en Schematic Capture (Ver Fig.1), se pasó a la construcción en PCB Layout (otro icono del mismo programa; (ver Fig.2) donde se arman las líneas y conexiones en una forma práctica para así luego obtener el diseño del circuito impreso (Ver Fig.3). Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 De esta forma se pasa a imprimir en una hoja el diseño de la Fig.3 del circuito; ya sea en un papel couche (EN IMPRESORA LASER) para luego quemar con plancha sobre un pedazo calculado de la tablilla de circuito impreso (PCB: Printed circuit board: Es un componente que se manufactura a partir de un material rígido como base sobre la cual se ha formado un cableado*) o en papel bon (IMPRESORA COMUN) para luego dibujar a mano el diseño con un marcador permanente de preferencia color negro. Después de tener el diseño calcado en la tablilla, se lo somete al ácido por cierto periodo de tiempo; a ese proceso se llama quemar la placa.
  15. 15. 14 Lista la placa o tablilla de circuito impreso se perfora donde se ubicaran las patillas de los componentes luego se verifica las características de cada uno de estos componentes (Para eso está el datasheet ** de un componente electrónico) y el tipo de conexión que deben tener. La soldadura es la que complementa la tarea que dejara listo el proyecto para probar si funciona y así demostrar que es un éxito. “Su forma típica de presentación es en alambre con un núcleo central de fundente de resina, (Diccionario enciclopédico, tomo III, Mc Graw Hill)”. Aparte de soldar todos los componentes electrónicos se situara la antena en la 2da espira de la bobina y también se soldara. * La mayor parte de las tablillas de circuito impreso comerciales e industriales hoy en día se manufacturan mediante el proceso sustractivo a partir de una fibra de vidrio laminada impregnada en epoxi con recubrimiento de cobre. (Electrónica: Diccionario enciclopédico; tomo III, Mc Graw Hill.) ** Datasheet es un documento que resume el funcionamiento y otras características de un componente (por ejemplo, un componente electrónico) o subsistema (por ejemplo, una fuente de alimentación) con el suficiente detalle para ser utilizado por un ingeniero de diseño y diseñar el componente en un sistema. DIAGRAMA ESQUEMATICO Basándonos en el esquema se construirá el circuito impreso y se observara la veracidad de este.
  16. 16. 15 Trabajando en Proteus Abrimos el programa que tiene que estar instalado anteriormente Para iniciar hacemos click en el icono señalado Proteus8 Professional 1 click al icono ISIS
  17. 17. 16 Se abrirá una ventana en blanco donde se iniciara el diseño con cada elemento Primero hacer click en el icono para que abra una ventana con la lista de elementos y valores que se utilizaran 2do (resistor) 3WATT4K7 1ro Click
  18. 18. 17 Se elige el elemento que se necesita, en este caso un capacitor variable como muestra su imagen en el lado derecho de la hoja Se van agregando los componenetes necesarios y uniéndolos como muestra la imagen del circuito CAP- VAR SE INSERTO EL CAP-VAR
  19. 19. 18 Una vez comprobado los componentes y sus datos en cada propiedad, le damos clic al símbolo de “ares”, entonces nos sale de esa manera la lista de componentes y se pasa de uno a uno a la ventana. Al pasarse los componentes, todo queda ordenado de la siguiente forma una vez que se haya pinchando design ruler manager Resultado final listo para imprimir haciendo click en el icono correspondiente en la imagen de arriba LISTA DE COMPONENTES
  20. 20. 19 Para nuestro diseño antes de imprimirlo necesitamos un par de puentes que se puede hacer como muestra la imagen. COMPONENTES DE LA LISTA Inductor: La bobina L1, sin núcleo, consiste en 4 espiras de alambre esmaltado nro. 24, con un diámetro de 1cm y como se muestra en la imagen se realizó el armado de esta.
  21. 21. 20 Antena: Del mismo alambre esmaltado (Nro. 24) de cobre se tomó 20 a 25 cm. La antena es acoplada (soldada) a la 2da espira, a partir del lado de la alimentación positiva. De modo de obtener impedancia y con eso minimizar los efectos de capacidad que pueden variar la frecuencia del transmisor. Condensador variable CV = 60pF: El CV o condensador variable (60pF) es usado para sintonizar el circuito oscilador estableciendo la frecuencia de transmisión. Condensadores cerámicos C1 = 33 nF C2 = 3.3 nF C3 = 8.2 pF C4 = 100 nF
  22. 22. 21 Micrófono Electret: El MIC será el encargado de captar el ruido o la voz que al final será emitida en una radio FM. Resistencia R1 = 680 ohm para micrófono electret: La hoja de especificaciones para micrófono electret dice que la corriente máxima es de 0.5 mA.Lo que hace R1 es proteger el MIC, así este recibe una corriente por debajo al valor nominal (0,5mA). Las resistencias R2 = 4.7k, R3 = 3.9k y R4 = 56 ohm en el Q1 = BF494: El transistor Q1 ha calificado máximos por lo tanto exigen un divisor de tensión hecho con R2, R3 y el emisor de limitación de corriente con R4. Transistor Q1 = BF494: El Q1 amplifica la señal de audio captada por el micrófono. El transistor Q1 BF494 NPN muy común o sus equivalentes (BF194, BF199, BF254, 2N2222, 2N3904) estos dos últimos tienen diferentes terminales al BF 494 (Revisar).
  23. 23. 22 Materiales y construcción del circuito Aparte de los componentes de la lista anterior vamos a necesitar los siguientes: Marcador permanente, taladro con punta fina, acidoen un recipiente Plancha, placa del tamaño necesario, dibujo del circuito impreso
  24. 24. 23 1ro PLACA IMPRESA: Se imprime el diseño del circuito y se lo corta del tamaño de la placa (5x6 cm), luego se lo pega con cinta en los lados y se lo plancha con la plancha bien caliente por unos minutos para que el dibujo quede bien pegado en la placa, después lo lavamos con agua y jabón quitando con la yema de los dedos el papel de la placa, después de quitar todo el papel se lo pone en el ácido unos minutos hasta que solo quede el diseño del circuito Cortar el diseño impreso Pegarlo en la placa con cinta
  25. 25. 24 Plancharlo unos minutos hata que pegue bien Ponerlo en el acido unos minutos Labarlo bien con agua y jabon hasta que no quede el papel
  26. 26. 25 Una vez que este limpio queda solo el diseño 2do. Perforar la placa y quemar los componentes: Una vez que se tenga la placa con el diseño se empiesa a perforar en todos los lugares donde se pondran los componentes con una broca fina para que al final se vayan quemando (con el cautin y el alambre de plomo) todos los componentes con mucho cuidado. Los materiales que necesitaremos para quemar los componentes a la placa: alambre de plomo , cautin y crema para limpiar el cautin. (aparte del taladro y los componentes)
  27. 27. 26 Perforaremos la placa con mucho cuidado Debe hacerse en el lugar q corresponde cada componente
  28. 28. 27 Quemar con el cautin y el alambre de plomo con mucho cuidado los componentes Acomodar con mucho cuidado cada componente en la placa para quemarlo
  29. 29. 28 Dejar al final la bobina para no maltratarla Recortar las patitas de cada componente luego de quemarlo
  30. 30. 29 Finalmente debe quedar todas las piezas en la placa Ya esta listo para ser usado conectarlo a la bateria y probar que funciona
  31. 31. 30 Costos del proyecto Componentes Monto Resistencias: R1 = 680 ohm 1bs R2 = 4.7 k ohm 1bs R3 = 3.9 k ohm 1bs R4 = 56 ohm 1bs Capacitores: C1 = 33 nF 2bs C2 = 3.3 Nf 2bs C3 = 8.2 pF 2bs C4 = 100 nF 2bs Capacitor Variable: CV = 60 Pf 5bs Transistor: T1 = BF494 3bs Otros materiales: MIC 5bs Bateria 10bs Inductor(alambre esmaltado 1mts) 1bs Antena (alambre esmaltado 1mts) 1bs Placa (15x15) 15bs. Total: 52 Bs
  32. 32. 31 Cronograma de ejecución La ejecución del proyecto nos demoró 2 días entre el diseño impreso, construcción y montado de la placa. Resultados Obtenidos Al sintonizar la radio en aire muerto, es decir las bandas de frecuencia que están silencio, como ser la FM 108 y extendiendo la antena y manteniendo el transmisor aproximadamente de 1 a 2 metros de distancia, hablando en el micrófono mientras que va ajustandose el capacitor variable con un desarmador plastico, se logra escuchar lo que se conoce como realimentación entre el transmisor – receptor, en otras palabras que se escuche en un dispositivo de radio FM la voz emitida mediante el transmisor FM. Ya podemos ocuparlo según sea nuestro interes. Conclusiones  En el transistor es muy importante verificar los pines de este ya que nos pasó un error con la conexión al principio de las pruebas que se hizo. Los tres pines del Q1 son para la base (B), colector (C) y emisor (E), un mal funcionamiento del circuito es debido a que los pines fueron mal cableados. Recordar que E>C.  En caso de utilizar el transistor 2N2222A que es su reemplazo hay que ver las características, ya que pueden variar la ubicación de la base, emisor y colector en los pines.  Al tener un rango para la fuente de alimentación de 3 a 6 voltios, tomamos un valor 5 v (una fuente con cable) para probar pero no se notó el efecto de escuchar la voz por la emisora que se escogió, eso fue porque se necesitaba calibrar el capacitor variable. Al momento de poner una batería desgastada de 9v con aproximadamente 8v en ella, funciono perfectamente ya que se había calibrado el cv con un desarmador de plástico.
  33. 33. 32  Llegamos a la conclusión que este circuito transmisor FM es muy fácil de realizar siempre y cuando apliquemos las reglas correspondientes de circuitos. El trabajo realizado fue posible gracias a la investigación y al trabajo en grupo. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Libro: Giordano, J. L. (22 de Abril de 2007). http://www.profisica.cl/. Recuperado el 17 de Octubre de 2014, de http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=3 Stan Gibilisco, N. S. (1994). Electrónica: diccionario enciclopédico (Vol. 2). (R. G. Díaz, Trad.) McGraw-Hill. Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Transmisor http://www.forosdeelectronica.com/f22/transmisor-simple-fm-construccion-2130/ http://eet602smyet.blogspot.com/2012/05/trabajo-practico-1-transmisor-fm.html http://www.analfatecnicos.net/pregunta.php?id=16 http://serverpruebas.com.ar/news08/nota13/microtransmisor.htm

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