Nº015 Junio 2014
Edición especial de Astrobiología
Por Israel Téllez
Electrónica para No Ingenieros
Mi primer satélite
En otras ediciones
En esta ocasión, tenemos algo muy especial para nuestros lectores, queremos compartir con ustedes la construcción de un pequeño satélite con transmisión de código Morse por infrarrojo.
Los Satélites tienen diversos usos, uno de los cuales es la transmisión y/o retransmisión de comunicaciones como la T.V., telefonía, radio, o el posicionamiento global. Nuestro modesto satélite promete ser toda una aventura que podrán compartir con los más pequeños en casa.
Nuestro pequeño desarrollo está dividido en dos partes: el segmento de tierra (la antena receptora y sus circuitos de amplificación y reproducción de la señal captada), y el segmento espacial (¡nuestro satélite!).
Bien, para comenzar necesitaremos reunir los siguientes materiales:
Segmento de tierra:
01 Protoboard grande.
01 Pila “cuadrada” de 9 Volts.
01 Broche para pila 9V.
01 Regulador de tensión LM7805.
01 Metro de alambre estañado calibre 22 AWG en color negro.
01 Metro de alambre estañado calibre 22 AWG en color rojo.
01 Sensor infrarrojo TSOP1138 (algunos vendedores solo le llaman “sensor de tres patas para televisor”).
01 Transistor PNP BC558.
01 Transistor NPN BC548.
01 Circuito integrado amplificador LM386.
01 Altavoz de 3” de diámetro, 2 Watts y 8 Ohms de impedancia.
02 Resistencia de 100 Kilo Ohms (Marrón, negro, amarillo, oro).
01 Resistencia de 10 Kilo Ohms (Marrón, negro, naranja, oro).
01 Resistencia de 1 Kilo Ohm (Marrón, negro, rojo, oro).
01 Resistencia de 10 Ohms (Marrón, negro, negro, oro).
02 Capacitor electrolítico de 220uF, a 25 Volts.
01 Capacitor electrolítico de 10uF, a 25 Volts.
01 Capacitor cerámico número 103.
Segmento espacial:
01 Protoboard grande.
01 Pila “cuadrada” de 9 Volts.
01 Broche para pila 9V.
01 Metro de alambre estañado calibre 22 AWG en color negro.
01 Metro de alambre estañado calibre 22 AWG en color rojo.
01 Transistor NPN BC548.
02 Circuito integrado temporizador NE555.
01 Botón pulsador normalmente abierto rojo.
01 Led infrarrojo.
01 Capacitor electrolítico de 22uF, a 25 Volts.
01 Capacitor cerámico número 474.
01 Capacitor cerámico número 102.
01 Resistencia de 22 Kilo Ohms (Rojo, rojo, naranja, oro).
01 Resistencia de 15 Kilo Ohms (Marrón, verde, naranja, oro).
01 Resistencia de 10 Kilo Ohms (Marrón, negro, naranja, oro).
01 Resistencia de 3.3 Kilo Ohms (Naranja, naranja, rojo, oro).
01 Resistencia de 470 Ohms (Amarillo, violeta, marrón, oro).
01 Preset horizontal de 10 Kilo Ohms.
01 Metro de tubo termocontráctil (Termofit), de
01 Cinta de aislar económica.
Ahora, para darle forma a nuestros segmentos, necesitaremos reciclar algunos materiales como:
01 Hoja de papel ilustración (utilizado para maquetas), o bien, una Caja de zapatos o similar.
01 Tubo de cartón.
02 Metros de papel aluminio.
01 Plato de unicel.
01 Botella de agua vacía, limpia, seca y sin etiquetas, de 1.5 litros.
01 Botella de refresco vacía, limpia, seca y sin etiquetas, de 2.5 litros.
01 Banderilla de madera.
Además requerimos de algunas herramientas y misceláneos tales como, pistola de silicón, tijeras, navaja o cúter, cautín, pasta para soldar, soldadura de estaño, pegamento blanco, lápiz, regla, escuadra, marcador permanente de punta fina, pinzas de corte y pinzas pelaconductor.
¡Estamos casi listos!, es necesario tener cuidado a la hora de utilizar la navaja y las tijeras para no lastimarnos. También es buena idea cubrir tu área de trabajo con papel periódico para no mancharla de pegamento o silicón.
Ahora identifiquemos los elementos principales:
De la misma forma, aclaremos con esta imagen el botón pulsador que vamos a utilizar, ya que los hay de muchos tipos:
El broche para conectar nuestra pila de 9V y nuestra pila:
En cuanto a las resistencias o resistores, recordemos verificar los colores para asegurar que son del valor que requerimos, en la lista de materiales podemos obtener el código de color:
Referente al Led infrarrojo, los hay de dos tipos, te recomendamos el de la imagen; de la misma forma, identifica el regulador de tensión, que debe tener escrito en el cuerpo plástico la codificación LM7805:
A continuación vemos a la derecha un capacitor electrolítico y a la izquierda un capacitor cerámico:
Una parte importante de nuestros segmentos, lo son los transistores bipolares, para ello estaremos utilizando dos tipos, el NPN y el PNP.
El corazón de nuestro satélite estará formado por un par de circuitos integrados temporizadores NE555, con la siguiente distribución de pines:
En el segmento de tierra, la amplificación de las señales estará a cargo de un circuito integrado amplificador de audio, el LM386.
Antes de continuar con las conexiones, es bueno dar un vistazo a los diagramas de conexiones que tenemos para ti. Hemos dividido el transmisor de señales desde el satélite y el receptor de las señales en tierra, de tal manera que los puedas estudiar por separado para comprender su funcionamiento.
Como puedes ver, ambos circuitos operan a la frecuencia de 38KHz, lo cual indica que se envían 38,000 pulsos de luz en un segundo mediante el led infrarrojo, mismos que serán recibidos por el detector, un sensor infrarrojo previamente modulado a esa frecuencia, el TSOP1138:
Una vez dicho esto, pasemos a la construcción. Lo primero que debemos hacer es soldar terminales de alambre estañado en los siguientes elementos: botón pulsador, sensor TSOP1138 y altavoz. Una vez realizada esta actividad, coloca un poco de tubo termocontráctil en las terminales soldadas y aplica calor con un encendedor para que queden aisladas entre sí. Observa las imágenes.
Si no cuentas con cautín, no te preocupes, siempre puedes acudir con un radio técnico para que te apoye con esas soldaduras y queden con un acabado profesional.
Te presentamos ahora el montaje del circuito receptor
Los capacitores C1 y C2 son de 220uF (220 micro Faradios, equivalentes a 0.22 mili Faradios); C4 es cerámico número 103, el sensor infrarrojo utilizado es el TSOP1138 al cuál previamente se deben soldar tres terminales de 25 cm de longitud cada una, lo que permitirá instalarlo en la antena de nuestra estación terrena.
Es muy importante no confundir las terminales en el TSOP1138, recuerda, 1= negativo, 2= positivo y 3= salida de la señal.
Ahora veamos el transmisor que montaremos en nuestro satélite:
C1 es cerámico de 1 nano Faradio, (el número es 102), C3 es cerámico de 47 nano Faradios, (el número es 474). R4 es un preset horizontal de 10 Kilo Ohms, el Led1 es un led infrarrojo (la patilla corta va a la resistencia R1 y la patilla larga al nodo F63. El switch rojo debe tener unas terminales de alambre estañado calibre 22 AWG de al menos 15 cm de longitud, para poder colocarlo dentro de nuestro satélite.
Muy bien, una vez conectados por separado ambos protoboard, podemos conectar las pilas de 9 volts, (no sin antes revisar detenidamente las conexiones nuevamente), y procedemos a comprobar el funcionamiento, colocando el led infrarrojo frente al sensor TSOP1138, si todo está correcto, cada vez que se oprima el botón rojo, se deberá escuchar un pitido en el altavoz del receptor.
Listo, ¡con esto podremos enviar señales en código Morse desde el “espacio”!
Recuerda leer más sobre el código Morse y su utilización aquí.
Ahora vamos a darles forma a nuestros equipos. Empecemos por el mástil de nuestra antena, para ello toma el tubo de cartón y realiza un corte como el de la imagen para poder doblarlo
Enseguida pégalo con pegamento blanco y colócale papel aluminio como forro, también utilizando el pegamento blanco para que no se desenrolle:
Ahora montaremos el plato de la antena, para ello vamos a forrar un plato de unicel con el papel aluminio y el pegamento blanco, posteriormente lo debemos amarrar al mástil, quedando de la siguiente forma:
Lo siguiente es recortar el papel ilustración para hacer una pequeña caja donde quepa el protoboard del receptor, el altavoz y el mástil de la antena. Para ello nuestra caja tendría 10 cm de alto por 14 cm de ancho y 20 cm de longitud:
Ya recortadas las caras de cada lado de la caja, se unen con pegamento blanco las piezas, dejando una de ellas sin colocar para poder introducir el protoboard del receptor, además se realizan muchas pequeñas perforaciones para que salga el sonido del altavoz y una perforación en la parte superior de la caja para introducir el mástil de la antena, quedando así:
En el interior de nuestra caja, vamos a colocar el altavoz, utilizando el pegamento blanco (hay que dejarlo secar), y el protoboard ya con los componentes conectados, pero sin la pila, la cual colocaremos al final, ni el sensor TSOP1138, que colocaremos en el plato de la antena:
Procedemos a colocar el sensor TSOP1138 sobre el plato, haciendo una muy pequeña perforación en el plato para introducir los cables por el tubo de cartón; recuerda marcar los cables con el marcador permanente para no confundirte en las conexiones y evitar quemar el sensor:
¡La estación terrena está lista!, ahora vamos por el segmento espacial; necesitamos dos botellas de PET, una de 1.5 litros a la que le cortaremos el pico con ayuda de un cutter y una botella de 2.5 litros, que de la misma forma le cortaremos el pico:
En la botella de 1.5 litros, colocaremos el switch, por lo que necesitamos una pequeña perforación con el cutter para instalarlo con ayuda de la rondana y tuerca que viene integrada en el switch.
El pico de 2.5 litros lo forramos en el interior con papel aluminio y pegamento blanco, además recortamos un par de rectángulos de 7 x 15 cm de papel ilustración y los decoramos con pintura vinílica para manualidades, simulando un par de paneles solares, como en la imagen anterior.
Colocamos la pila de 9 volts en el pico de la botella de 2.5 litros con ayuda de un poco de cinta de aislar, conectamos las terminales del switch al protoboard tal como lo indica nuestro esquema de montaje, colocamos un poco de cinta de aislar en las terminales desnudas del Led infrarrojo para que no haga “corto” al pegar con el papel aluminio, introducimos el protoboard en la botella de 1.5 litros y unimos con cinta de aislar, ¡recuerda conectar la pila con su broche y al protoboard!:
Ahora utilizaremos un popote largo o una banderilla de madera, lo vamos a hacer atravesar la mitad de la botella, por lo que tendremos que realizar dos pequeñas perforaciones con el cutter, éstas deben estar bien alineadas y procedemos a introducir el popote o la banderilla, procurando que quede la misma longitud a ambos lados:
Ahora utilizaremos un popote largo o una banderilla de madera, lo vamos a hacer atravesar la mitad de la botella, por lo que tendremos que realizar dos pequeñas perforaciones con el cutter, éstas deben estar bien alineadas y procedemos a introducir el popote o la banderilla, procurando que quede la misma longitud a ambos lados:
¡Tu primer satélite está listo!
Ahora que ya tienes los dos segmentos (terrestre y espacial), conecta la pila de tu receptor, apunta con tu satélite a la antena y oprime el botón para comenzar a transmitir señales en código Morse, ¡compártelo con los pequeños de la casa!
También puedes utilizar la pintura vinílica para darle color a tu estación terrena:
Te recordamos visitar www.alldatasheet.com para descargar las hojas de datos de los componentes que utilizamos para conocer más sobre su funcionamiento.
Para cualquier duda o comentario, no dudes en contactarnos.
Israel Téllez González