Kitabı oku: «Mantenimiento de redes multiplexadas. TMVG0209»

Capítulo 1
Medios de transmisión de datos. Multiplexado
1. Introducción

Las instalaciones mecánicas que se encuentran en los vehículos actuales se están haciendo cada día más complejas debido al considerable aumento de los aparatos eléctricos que se integran en ellas, tanto para la seguridad del vehículo, como para el confort de los pasajeros.

Las unidades electrónicas de gestión del motor, los sistemas de frenado antibloqueo, las suspensiones pilotadas, los sistemas de climatización automáticos, etc. requieren de un gran número de sensores situados a mucha distancia unos de otros, y que necesitan estar en constante comunicación con la unidad de control. Todo esto da como resultado instalaciones eléctricas extremadamente complejas, de grandes dimensiones y pesadas para el vehículo.

Complejas por sus entramados de cableado, pesadas debido al gran número de cables que debe soportar el vehículo, y de grandes dimensiones, por los mazos de cables de instalación que atraviesan zonas móviles, como es el caso de espejos retrovisores, elevalunas, cierres centralizados, etc. En estos casos la flexibilidad del cableado se reduce en las zonas de articulación y en muchas ocasiones derivan en problemas de fiabilidad.

La idea del multiplexado es utilizar un solo cable para realizar varias funciones, consiguiendo una importante reducción del cableado. El multiplexado utiliza una serie de unidades de control interconexionadas entre sí, que ponen en comunicación los aparatos receptores con los órganos de mando y control de forma electrónica, en lugar de hacerlo del modo convencional mediante la clásica instalación eléctrica, simplificando de esta forma la instalación.

2. Modos de transmisión de datos

Los modos de transmisión de datos, como su nombre indica, vienen marcados por el medio de transmisión. Este constituye el canal por el cual fluye la información entre dos terminales del vehículo.

Los modos de transmisión de datos básicamente se pueden dividir en dos grandes bloques y, posteriormente, en diferentes categorías.

Estos dos grandes bloques son: medios guiados y no guiados.

1 Medios guiados: son aquellos que transmiten la información de un dispositivo a otro a través de un conductor físico. Incluyen cables de pares trenzados, cables coaxiales y cables de fibra óptica. En los medios guiados se observa como una señal viaja dirigida y contenida por los límites físicos del medio por el que se desplaza. El cable de par trenzado y el cable coaxial usan conductores metálicos que transportan señales de corriente eléctrica, mientras que la fibra óptica utiliza cable de cristal o plástico que transporta señales en forma de luz.

2 Medios no guiados: los medios no guiados a diferencia de los guiados llevan la información por ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico. Son capaces de transmitir a través del aire poniendo la información a disposición de cualquier receptor que sea capaz de recibirla. Las clasificaciones que se pueden efectuar en los medios no guiados siempre atienden al rango de frecuencias utilizadas por el transmisor/receptor. (Ejemplos: radio, microondas, luz infrarroja o láser).

3. Soportes y vías de transmisión

Cuando se habla de soporte y vías de transmisión se hace referencia al elemento físico por el cual circula la información que se desea transmitir. Se pueden clasificar según el medio utilizado.

Dentro de los medios guiados se encuentran: cable de par trenzado, cable coaxial y fibra óptica. En los medios no guiados: ultrasonidos, infrarrojos y radiofrecuencia.

3.1. Cables de par trenzado

El cable de par trenzado utiliza dos conductores eléctricos recubiertos cada uno de ellos por un aislante y entrelazados entre sí para anular las interferencias de elementos externos o cables cercanos.

Existen de dos tipos: sin blindaje y con blindaje.

Cable de par trenzado sin blindaje

En el cable de par trenzado sin blindaje los dos conductores eléctricos que lo componen llevan un aislante individual, pero no llevan una protección o blindaje global que cubra ambos conductores.

El cable de par trenzado sin blindaje está formado por dos hilos conductores, normalmente de cobre sólido recubierto cada uno con aislamiento de plástico o PVC de color.

Nota

Es el tipo más frecuente de medio de comunicación.

El aislamiento tiene un color asignado para identificarlo, tanto para diferenciar los hilos específicos de un cable, como para indicar qué cables pertenecen a un par dentro de un manojo. Por norma general en el esquema eléctrico se debe poder identificar sin ningún tipo de problema.

Cable de pares trenzados

Cable de par trenzado con blindaje

El cable de par trenzado con blindaje incluye una protección externa que resguarda de interferencias los conductores eléctricos que se encuentran en su interior.

El cable de par trenzado con blindaje se diferencia del anterior en que este tiene una funda de metal o recubrimiento de malla entrelazada que rodea cada par de conductores aislados.

Esta carcasa de metal protege el cable evitando que el ruido electromagnético penetre, eliminando de esta forma lo que se conoce como interferencia, que no es más que el efecto indeseado de un canal sobre otro canal. Es importante recordar que para que el blindaje actúe de forma correcta es necesario conectarlo a masa, comúnmente llamada tierra.

Cable de par trenzado con blindaje

3.2. Cables coaxiales

El cable coaxial transporta señales con rango de frecuencias más altos que los cables de pares trenzados. El cable coaxial tiene un núcleo conductor central formado por un hilo sólido o enfilado, normalmente de cobre, recubierto por un aislante o material dieléctrico que, a su vez, está recubierto de una hoja exterior de metal conductor, malla o una combinación de ambos, también habitualmente de cobre.

La cubierta metálica exterior sirve como blindaje contra el ruido y como un segundo conductor. Este conductor está recubierto por un escudo aislante y todo el cable está forrado por una cubierta de plástico.

Cable coaxial

Sabía que...

El cable coaxial tiene una historia casi centenaria llevando y trayendo gran parte de la información que se consume y genera a diario. Sin embargo, hoy en día, la tendencia natural va encaminada a reemplazar dicho cable por la fibra óptica.

3.3. Fibra óptica

La fibra óptica es la candidata natural para sustituir al cable coaxial. En ella la luz se propaga a una velocidad mucho mayor que en cualquier otro medio, ya que lo hace en el vacío, sin embargo, cuando la luz se desplaza por otro medio sufre efectos de reflexión y de refracción, es decir, la luz rebota y cambia de dirección en función del medio empleado para su transmisión.

Ejemplo

Un ejemplo de reflexión y refracción se puede ver cuando se introduce un objeto en el agua. Da la sensación de que este se dobla, como es el caso de una cuchara introducida en un vaso de cristal con agua.

Los cables de fibra óptica son filamentos de vidrio compuestos por cristales naturales o de plástico de espesor más fino que el grueso de un pelo.

Cable de fibra óptica

La fibra óptica utiliza el reflejo que le proporcionan los cristales para transmitir la luz. Un núcleo de cristal o plástico se rodea de una cobertura de cristal o plástico menos denso, la diferencia de densidades debe ser tal que el rayo de luz se mueva por el núcleo reflejado por la cubierta y no se refracte en ella.

Una de las características que hacen tan preciado este cable, a parte de su velocidad, es que se pueden emitir a la vez varias señales diferentes con distinta frecuencia para poder distinguirlas.

En un sistema de transmisión por fibra óptica existe un transmisor que se encarga de transformar las ondas electromagnéticas en señales ópticas o luminosas, es decir, en luz. Una vez que es transmitida la señal luminosa por las pequeñas fibras, en el otro extremo del circuito se encuentra un tercer componente llamado detector óptico o receptor, cuya misión consiste en transformar la señal luminosa en energía electromagnética, volviendo a conseguir una señal similar a la inicial.

La luz se puede propagar por el cable de dos formas diferentes dependiendo de si transitan por él una o varias señales luminosas. Estas formas de propagación son multimodo y monomodo.

Actividades

1. Nombrar cuáles son los medios de transmisión que existen y explicar brevemente en que se diferencian unos de otros.

2. Reflexionar sobre las siguientes cuestiones: ¿qué significa que un cable está trenzado? ¿Qué quiere decir que un cable de par trenzado está “blindado”?

Fibra óptica multimodo

En este tipo de transmisión existen varios rayos o señales de luz que se mueven a través del núcleo por caminos diferentes. Los movimientos de estos rayos irán en función de cómo esté estructurado el núcleo del cable.

Sabía que...

Las fibras ópticas se clasifican por la relación que existe entre el diámetro del núcleo y el diámetro de la cubierta, esta relación siempre viene expresada en micras.

La fibra óptica multimodo se subdivide a su vez en dos tipos:

1 Fibra óptica multimodo de índice escalonado.

1 Fibra óptica multimodo de índice gradual.

Fibra óptica monomodo

El monomodo usa fibra de índice escalonado y una fuente de luz muy enfocada para así conseguir un haz que limite los ángulos que puede describir esta a lo mínimo posible.

Nota

Esto se consigue porque la fibra monomodo se fabrica con un diámetro más pequeño que las fibras multimodo y con una densidad menor.

De esta forma se consigue que la propagación o transmisión de los rayos sea casi idéntica y los retrasos inapreciables, logrando así que todos los rayos lleguen juntos y sin distorsión al receptor de señales.

La señal o luz es transportada a través del cable por medio del reflejo que provocan los cristales. En el inicio de este se debe contar con un emisor o fuente de luz (generalmente un diodo led o un diodo láser). En el otro extremo del cable habrá un receptor o célula fotosensible capaz de transformar la señal de luz en corriente eléctrica. (El receptor más usual que se puede encontrar es el fotodiodo).

3.4. Ultrasonidos

Los ultrasonidos se encuentran englobados dentro del apartado de los medios de transmisión no guiados junto a los infrarrojos, la radiofrecuencia o las microondas.

Los ultrasonidos, al igual que la mayoría de los medios no guiados, son de poco uso en el multiplexado actual debido a que los medios guiados ofrecen mayores garantías en la transmisión y en la protección contra ruidos e interferencias, los cuales provocan fallos en el sistema.

El término ultrasonido se utiliza para hacer referencia a los sonidos que tienen una frecuencia por encima del nivel normal del sonido audible para los oídos.

Los ultrasonidos se desplazan a través del medio con una velocidad definida y en forma de una onda, por lo que su desplazamiento dependerá del medio físico en el que el sonido se propague y de cómo las ondas ultrasónicas interaccionen con este.

Sabía que...

El sonido es una vibración mecánica que oscila en la franja audible entre 16 y 20.000 ciclos por segundo. Posee propiedades ondulatorias similares a las ondas electromagnéticas como la luz, por lo que los ultrasonidos siempre oscilarán por encima de los 20.000 ciclos por segundo.

3.5. Infrarrojos

Los infrarrojos se sitúan también dentro de los medios de transmisión no guiados. Al igual que estos utilizan el aire como medio de transmisión. Los infrarrojos pueden estar formados por un led o un láser.

Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados una vez reflejado el rayo. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que este tipo de rayos no puede atravesar objetos.

Mando actuador por infrarojos

Los infrarrojos son ondas electromagnéticas que se desplazan en línea recta. Su uso se ve limitado a una distancia entre emisor y receptor de unos 200 metros aproximadamente.

Su aplicación dentro de automoción se ve básicamente localizada a equipos auxiliares como pueden ser sistema de apertura de puertas a distancia u otros de características de utilización similares.

Definición

Atenuación Es la pérdida de energía. Al transmitir por un determinado medio la señal pierde parte de su potencia para vencer la resistencia del medio. La atenuación se mide en decibelios.

Distorsión Es la variación de la forma de la onda de la señal. Ocurre cuando en una señal formada por distintas frecuencias, cada componente tiene su propia velocidad de propagación o retraso. Al suceder esto, la señal recibida no es igual a la emitida.

3.6. Láser

Dentro de los infrarrojos se encuentra el láser infrarrojo. Su nombre es el acrónimo en inglés de Light Amplicafication by Stimulated Emission of Radiation (amplificador de luz por emisión estimulada de radiación).

Las transmisiones de láser infrarrojo directo son muy similares a las utilizadas en las transmisiones por fibra óptica, diferenciándose exclusivamente en el medio utilizado (en este caso es el aire y en la fibra óptica el cable).

El láser infrarrojo es una excelente opción para comunicar elementos a distancias cortas. En automoción se puede ver su uso habitual en sistemas auxiliares como el control o sensor de aparcamiento asistido.

Sensor de aparcamiento láser

3.7. Radiofrecuencia

El concepto de radiofrecuencia dentro de los medios no guiados es quizás el más entendible debido a su uso diario en la sociedad actual.

La radiofrecuencia es un tipo de onda electromagnética muy semejante a la energía luminosa, y tiene la misma velocidad que la luz.

Las ondas de radio pueden generarse en una amplia gama de frecuencias, empezando aproximadamente en 10,000 Hz y siguiendo a través de millones de Hz. Se han incluido también ondas electromagnéticas.

Las características de propagación de las ondas de radio varían en gran medida con la frecuencia y deben tenerse presentes a la hora de elegir una frecuencia para cada servicio de radio en particular. Estas se dividen en diferentes bandas de acuerdo con sus características de propagación.

Un concepto que se debe tener claro al hablar de ondas de radio es el de modulación. Se puede definir como acción de imprimir a una señal una variación recuperable que afecte a alguna de sus características siguiendo una ley que dependa de otra señal.

Si se sabe que una señal tiene dos factores característicos, como son la amplitud (ancho de onda) y la frecuencia (cambios por segundo), se dispondrá ya de dos elementos a variar o modular.

En el dibujo inferior se muestra como la onda portadora se ve modificada al aplicarle la onda moduladora, dando como resultado la onda modulada en amplitud.

En el dibujo de más abajo se observa también la modulación de la frecuencia, además de la amplitud.

En automoción se utiliza la radiofrecuencia para diferentes funciones como los mandos de apertura de puertas, equipos de audio, sistemas de seguridad en el arranque, etc.

Importante

Hay que tener en cuenta, que por motivos obvios, los sistemas que trabajan con medios de transmisión no guiados siempre controlan equipos auxiliares de confort, complementos, indicación, etc. nunca sistemas de seguridad debido a que solo los medios guiados proporcionan unas condiciones óptimas en la transmisión de datos.

3.8. Microondas

Las microondas utilizan el aire como medio físico para la transmisión. La señal se transmite en forma digital a través de ondas de radio de muy corta longitud.

La transmisión se realiza en línea recta, por lo que se ve afectada por montañas, edificios, mal tiempo, etc. Existen dos tipos de microondas: terrestres y por satélite.

Las primeras suelen utilizar antenas parabólicas situadas en la esfera terrestre a efecto de pantalla dirigiendo las ondas de una estación o repetidor a otra, y reflejando esta a su vez al receptor final. Este tipo de ondas son las que se utilizan para transmitir las señales de telefonía móvil, televisión terrestre, etc.

La emisión de ondas viene mejorada por la transmisión de microondas por satélite. Estas sitúan el repetidor en un satélite, ampliando así su campo de transmisión.

Algunos ejemplos que existen en los vehículos actuales son los sistemas de navegación, telefonía móvil, sistemas antirrobo-localizador, etc.

A continuación se muestra una tabla resumen con los diferentes tipos de soportes según los medios de transmisión empleados y organizados por su frecuencia.

Actividades

3. Explicar brevemente el concepto de ultrasonido y poner un ejemplo de aplicaciones de este sistema.

4. Señalar la diferencia entre la fibra óptica y el láser desde el punto de vista del medio empleado.

4. Sistema binario. Codificación de datos

La necesidad de desarrollar sistemas matemáticos para satisfacer las necesidades de cálculo del hombre proviene desde la antigüedad. Algunos de los sistemas más antiguos que se conocen son el babilónico, el hindú, el romano o el árabe:

1 1. El babilónico tiene base 60 y en la actualidad se utiliza para grados, horas minutos y segundos.

2 2. El romano solo se utiliza para marcar capítulos en algunos libros, hacer referencia a los años, o indicar las horas en algunos relojes.

3 3. Los sistemas hindú y árabe son lo que se conocen en la actualidad como sistemas decimales (de base 10).

Hoy en día se utilizan otro tipo de sistemas: el binario con base 2, el octal de base 8, el hexadecimal con base a 16, etc.

Nota

Se entiende por base el número de dígitos en un sistema numérico. Comúnmente se denomina raíz.

El sistema binario surge en el momento que aparecieron los primeros ordenadores, ya que el sistema numérico decimal resultaba excesivamente complejo. El sistema binario, de base 2, utiliza en su desarrollo los dígitos 0 y 1. De esta forma se crea un lenguaje sencillo, llamado “código máquina”. Los ordenadores pasan a simplificar sus acciones debido a que con el sistema binario solamente deben distinguir entre dos dígitos para realizar las operaciones matemáticas.

Sabía que...

El sistema binario no es obra de una sola persona. Se puede decir que el proyecto empezó en 1679 cuando G. W. Leibniz mostró su numeración didáctica. En 1847 G. Boole lo utilizó en ecuaciones algebraicas. Ya en el siglo XX R. Valvat y K. Zuse desarrollaron máquinas de calcular con sistema binario, y su uso se ha extendido con el desarrollo tecnológico e informático.

4.1. Descomposición de un número en factores

La descomposición en factores de un número entero perteneciente al sistema numérico decimal, es decir de base 10, se muestra en el siguiente ejemplo:

El número decimal 235 está formado por:

1 Centena: 200.

2 Decena: 30.

3 Unidad: 5.

4 235 = 200 + 30 + 5.

Para descomponer este número se debe relacionar con el factor 10 de la base numérica del sistema decimal.

La forma de relacionarlo será a través de exponentes de las potencias, tal y como se observa a continuación:

1 Centena 200 = 2 · 102

2 Decena 30 = 3 · 101

3 Unidad 5 = 5 · 100

Así se puede decir que esta descomposición da como resultado:

Una vez visto como se descompone un número en relación con el factor 10 de la base numérica del sistema decimal se realizará la descomposición de un número en relación con el factor 2 de la base numérica del sistema binario.

Se coge al azar el número binario 10111101₂, (cabe añadir que el dos que se identifica al final del número indica la base del número).

Es necesario utilizar el 2 de su base numérica y elevarlo a la potencia que le corresponde a cada dígito de acuerdo con la posición que ocupa dentro de la serie numérica:

En primer lugar se asignará el número binario 1 o 0 que corresponda a cada uno de los que compongan la serie numérica. Este multiplicará la base, que ya se ha comentado que es 2 en binario, elevada a la posición que ocupe en la serie numérica (en el ejemplo 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0).

Una vez descompuesto un número binario en decimal se realizará la conversión de un número decimal al sistema binario. Esta explicación se efectuará de forma gráfica, utilizando para ello bombillas.

A ciencia cierta se sabe que las bombillas tienen dos estados: encendidas y apagadas.

En esta representación se asocia el valor 0 a la bombilla apagada y el valor 1 a la bombilla encendida. Ahora bien, cada vez que se añadan más bombillas se tendrán más combinaciones que crecerán exponencialmente en función del número de bombillas añadidas.

Poniendo el caso de que se dispongan de dos bombillas se podrían tener cuatro combinaciones posibles, es decir: 1º las dos apagadas, 2º las dos encendidas, 3º la primera encendida y la segunda apagada y 4º la primera apagada y la segunda encendida.

Tal y como se ha explicado, si se aumenta el número de bombillas, crecerá exponencialmente el número de posibilidades que se pueda representar con ceros y unos.

Como se ve en el siguiente ejemplo si se combinan tres bombillas en sistema binario, o lo que es lo mismo encendidas y apagadas, el resultado serían ocho posibles combinaciones.

Si progresivamente se fueran añadiendo bombillas combinándolas sucesivamente unas encendidas y otras apagadas se vería que:

1 Con 1 bombilla: 2 combinaciones 21.

2 Con 2 bombillas: 4 combinaciones 22.

3 Con 3 bombillas: 8 combinaciones 23.

4 Con 4 bombillas: 16 combinaciones 24.

5 Con 5 bombillas: 32 combinaciones 25.

Se observa que las diferentes combinaciones que proporcionan las bombillas se reflejan en el resultado de elevar la base dos por su exponente, que será siempre el número de bombillas.

El resultado de elevar la base 2 (binario) por su exponente (nº de bombillas) da un valor numérico que se asocia a cada una de las bombillas, por ejemplo:

A cada bombilla se le ha añadido un valor numérico que siempre empezará por 1, la segunda bombilla valdrá el doble, la tercera el doble de la anterior, y así sucesivamente, debido a que para poder realizar con éxito las diferentes combinaciones, la base 2 se eleva por el número de bombillas o elementos a combinar y este número crece exponencialmente a medida que se añaden bombillas.

De esta forma si se quiere escribir el número dos, solamente se debe encender la segunda bombilla. Resultando el número binario 010002, en este caso las bombillas 3ª con valor 4, 4ª con valor 8 y 5ª con valor 16 son indiferentes para escribir el valor dos debido a que, como se ha visto anteriormente, para escribir el valor dos simplemente se necesitan dos bombillas o elementos.

Si se quisiera representar el valor 13 habría que sumar varios valores o bombillas hasta obtener como resultado el valor deseado. Se deberían encender varias bombillas: la cuarta bombilla que vale 8, más la tercera bombilla que vale 4, y por último la primera bombilla que vale 1. El resultado de la suma de las tres bombillas da 13 y a su vez escribe un valor con 0 y 1 binario (10110₂).

Así, sumando valores, se puede ir representando en sistema binario cualquier número siempre y cuando lo permita el número de combinaciones. Se ha visto que el número de combinaciones viene dado por el número de bombillas o elementos, por lo que a mayor número de bombillas, mayor cantidad de números se podrán representar en binario.

Para escribir un número en binario, es lógico que el valor 000012 sea el más bajo y el valor 111112 sea el más alto. Exactamente igual que sucede en el sistema decimal el valor 0000110 es más bajo que el valor 9999910. Debido a este mismo motivo el orden de las bombillas esta invertido, es decir, la primera bombilla será el valor más alto y la última será el valor menor.

Tal como se muestra en el dibujo inferior de las bombillas, el número 13 se representaría encendiendo la bombilla 2ª, 3ª y 5ª dando como resultado el número binario 011012. De esta forma los números binarios quedan ordenados de forma lógica según su valor.

Encendiendo las bombillas adecuadas se debe ser capaz de escribir cualquier número, siempre que se disponga de las bombillas necesarias.

Ejemplo

Siguiendo la línea de los anteriores ejemplos se utiliza el número 189. Para representar este número en binario se sabe que se necesita un número determinado de bombillas que actuarán como exponente sobre la base 2 del sistema binario.

De este modo 2¹¹ dará como resultado un total de 256 combinaciones. Si se hubieran utilizado 10 bombillas no se podría escribir el número 189 debido a que solamente llegaríamos a las 128.

En la representación con bombillas se observa que para conseguir el numero 189 se debe encender la 1ª con valor 128, más la 3ª con valor 32, más la 4ª con valor 16, más la 5ª con valor 8, más la 6ª con valor 4, más la 8ª con valor 1. La suma de estos valores dará como resultado 189 en sistema decimal o 10111101 en sistema binario.

De esta forma se obtendrá el número binario, cuyo valor será el equivalente al número inicial decimal 189, que será en este ejemplo el 10111101₂.

Actividades

5. Explicar brevemente a qué se hace referencia al utilizar la palabra binario para mencionar un sistema numérico.

6. Indicar por qué motivo se llamó al sistema binario “código máquina”.

7. Considerar si sustituir el sistema decimal por el sistema binario en las transmisiones de datos fue una buena solución para reducir posibles errores de comunicación.

Aplicación práctica

Transforme estos números decimales en binarios: 7, 12 y 25.

SOLUCIÓN

1 Siete (7) = 0001112.

2 Doce (12 = 0011002.

3 Veinticinco (25) = 0110012.

4.2. Codificación de datos

La codificación consiste en asociar valores ya sean letras, imágenes, colores u otros a un número en concreto. Al igual que se ha hecho con números y bombillas se puede realizar con letras del alfabeto.

Partiendo de la base del alfabeto que se ve en la parte superior se va a formar un texto teniendo en cuenta que se ha asociado el valor 27 al espacio entre palabra y palabra.

Según el número que corresponda a cada letra se va a ir pasando esos números que identifican las letras a 0 y 1 con el sistema de las bombillas.

Con el sistema de codificación de datos se es capaz de escribir textos complejos basándose simplemente en la codificación binaria de 0 y 1. En el ámbito de la información digital cada cero o uno que se escribe corresponden a lo que se llama un bit y equivale a una de las bombillas que se han visto anteriormente. Si está encendida corresponderá a un 1 y si está apagada a un 0.

El texto que se acaba de codificar tiene una longitud de 5 bits para cada una de las 27 letras incluido el espacio, lo que da un total de 5 · 27 = 135 bits.

Sabía que...

La palabra “BIT” es el acrónimo de la expresión inglesa Binary Digit o lo que es lo mismo dígito binario, mientras que el “byte” es la agrupación de 8 bits o dígitos binarios.

Un CD tiene una capacidad aproximada de 5.900 millones de bits o lo que es lo mismo 5.900 millones de bombillas.

La codificación de datos no se limita a texto o números. Igualmente se puede realizar con imágenes.

Una forma de hacerlo es trazando una cuadrícula que divida en pequeñas porciones la imagen. Se pasa a blanco y negro para hacerlo más sencillo y si la cuadrícula es negra se marca como 1 y si la cuadrícula es blanca 0, de esta forma tan sencilla se codifica una imagen en blanco y negro.

Empezando desde arriba a la izquierda se tendría 0000001101110002… Teniendo en cuenta siempre que cuanto mayor sea el número de divisiones que se hagan a la imagen mayor será la resolución y la calidad de esta.

Además si se asocian diferentes colores, tal y como se ha hecho anteriormente con el abecedario, se puede obtener una plantilla de codificación que asociará cada color con un valor y este con un número binario, aumentando así la calidad de la imagen que se ha empezado a codificar con simples blancos y negros.

Aplicación práctica

Utilizando los valores que se le proporcionan a continuación en el alfabeto, codifique los datos utilizando el sistema de bombillas explicado anteriormente para expresar la palabra COCHE en sistema binario. Pinte de negro las bombillas que deben permanecer apagadas y escriba la codificación binaria al lado de estas.

SOLUCIÓN

5. Generalidades sobre multiplexado de informaciones

Se puede definir multiplexado como el proceso que permite recibir información de diferentes fuentes y enviarlas a un destino común o a la inversa, permitiendo enviar a diferentes puntos de destino diversos datos que proceden de una fuente común.

Día tras día, los fabricantes intentan crear coches más completos aumentando exponencialmente el nivel de complejidad en su constitución. El desarrollo de nuevos sistemas de seguridad y el aumento del confort en los vehículos hacen que se amplifique el número de equipos auxiliares que integran un coche, aumentando a su vez el entramado de cables y con ello la complejidad de la instalación, el peso, el riesgo de averías y un largo etcétera.

Tal y como se puede observar en la gráfica inferior, las mejoras en los vehículos han provocado un crecimiento desorbitado tanto del número de cables, como de la conexiones de estos. Ello genera la necesidad de encontrar un sistema que, por un lado reduzca cableado, reduciendo a su vez costes, y por otro lado ponga en comunicación todos y cada uno de los sistemas que integran el vehículo con la unidad de control.

Fruto de todo ello surge la integración de varias funciones en una misma unidad de control. Por ejemplo:

1 1. Unidad de control mixta: control de inyección, encendido, etc.

2 2. Unidad de control ESP: control de ABS, ASR, MSR, etc.

Esta integración de funciones se realiza a través de la circulación de informaciones en un mismo canal de comunicación, utilizando para ello el multiplexado.

De esta forma se consigue mejorar la comodidad y seguridad de los usuarios por el desarrollo de nuevas funciones de los vehículos, se logra una mejor gestión del consumo eléctrico y de combustible y otras muchas ventajas que con el sistema convencional sería prácticamente imposible.

Aquí se puede observar a grandes rasgos como dentro de la red multiplexada existe una unidad de control central que podría asemejarse al cerebro humano, a ella llega toda la información y de ella sale también la mayoría de las órdenes de gestión. Los diferentes captadores, sondas, sensores, actuadores y un sinfín de otros elementos están intercomunicados entre sí para disponer de la información precisa en el momento justo y con la presión necesaria.

Sabía que...

La palabra ECU es el acrónimo de la expresión inglesa Electronic Control Unit o lo que es lo mismo Unidad de Control Electrónica.

La información fluye a través de las redes donde se pueden identificar diferentes líneas dependiendo de los elementos que controle y la información que por ella circule. En el esquema solo se han añadido una serie de elementos, debido a que cada fabricante ordena, coloca o distribuye sus redes en función de sus necesidades concretas.

Recuerde

En los medios de transmisión existen diferentes cableados que condicionan la circulación de datos. Algunos de ellos limitan la transmisión al envío de una sola información. De esta forma se ralentiza la transmisión de otros datos haciendo que la comunicación no fluya con la debida celeridad, provocando que para mejorar la velocidad de comunicación se deba incorporar mayor número de cables.

Existen diferentes clases de multiplexado en función de la cantidad de datos que se vayan a comunicar y de la importancia de estos. Los más usuales son:

1 a. Las clases A: para el multiplexado maestro/esclavo, con caudales bajos y un coste poco elevado.

2 b. Las clases B: para multiplexados multimaestro, con caudales medianos.

3 c. Las clases C: para multiplexados multimaestro, con caudales altos.

4 d. Las clases D: para las conexiones ópticas de datos.

El concepto de red multiplexada es único, pero existen diferentes protocolos que diferencian unos de otros.

Los más utilizados son:

1 1. VAN (Vehicle Area Network) utilizado en Citroën, Peugeot.

2 2. CAN (Controller Area Network) utilizado por el grupo PSA (Citroën, Peugeot), grupo VAG (Audi, Volkswaguen, Seat, Skoda), Mercedes, BMW, Volvo, Renault, etc.

3 3. J1850 utilizado por Chrysler, GM, Ford.

4 4. BEAN (Body Electronic Area Network) utilizado por Toyota.

Sabía que...

El protocolo CAN está diseñado y fabricado por BOSCH y el VAN por el grupo PSA-RENAULT.

Tal y como se viene comentando, cada fabricante de automóviles diseña la red de multiplexado en función de sus necesidades y del vehículo concreto en el que se va a instalar.

Se muestran a continuación unos esquemas a modo de ejemplo con diferentes formas de diseños de líneas de multiplexado, distinguiendo entre las diversas clases que se han estudiado:

1 Tipo BUS. Como se observa en el esquema todos los elementos se enganchan a una línea BUS general por la que circula la información codificada, y cada elemento accede solamente a la que le toca.

1 Tipo árbol-BUS. En este tipo se puede ver como, a diferencia del esquema anterior, surge una línea que no solo enlaza un elemento con la línea BUS general sino que aparte comunica con otros elementos que no están en contacto directo con la línea BUS.

Este tipo de esquema va muchas veces combinado con una unidad de control secundaria que dirige unos determinados sistemas que guardan cierta relación y siempre se encuentran en comunicación constante por medio de la línea BUS con la unidad central de control.

1 Tipo BUS árbol-estrella. Este tipo es el esquema que con mayor frecuencia se encuentra en automoción. Contiene una unidad central de control que manda y recibe información constantemente a todas las unidades de control secundarias a través de las diferentes líneas BUS.

Trabajan exactamente igual que los esquemas anteriores, con la salvedad de que cada línea BUS forma un pequeño esquema que controla determinadas funciones o sistemas.

Actividades

8. Buscar en algún taller cercano esquemas de diferentes multiplexados e identificar los distintos tipos de BUS y sus formas.

9. Comparar esquemas eléctricos antiguos con los esquemas encontrados en el taller cercano antes mencionado y responder a las siguientes preguntas: ¿cuál es la principal diferencia que se observa a simple vista? ¿Cuál cree que puede presentar un índice superior de averías? Justificar la respuesta.

6. La trama de información digital

Cuando se habla de trama de información digital en automoción, esta se debe asociar al lenguaje de las máquinas. La trama de datos es un paquete donde la información es enviada por trozos. Grosso modo siempre estará formada por una parte inicial que incluirá el enlace, después los datos y por último la información que se desea transmitir.

Se pueden diferenciar dos tramas de datos:

1 Las que envían datos.

2 Las que solicitan datos.

Sabía que...

La trama de información digital que se aplica hoy en día y que genera muchos de los “gatgets” que incorporan los vehículos actuales, tienen su inspiración en vehículos de ciencia ficción que surgieron en la década de 1980. Por ejemplo: el coche fantástico o el vehículo de James Bond, entre otros.

Se debe saber que las tramas que envían datos tienen un campo de estado de 11 bits y las que los solicitan de 29 bits. Es lógico pensar que cuando se envía una información simplemente se deben leer los datos que llegan. Por ejemplo, revoluciones por minuto (r.p.m), temperatura motor, etc., mientras que al solicitar una información se deben incluir datos como: a quién se requiere la información (ejemplo, motor) y qué dato se pide (ejemplo, temperatura).

A continuación se va a proceder a seccionar una trama para ver más detalladamente los elementos que la componen.

1 1. Campo de inicio: inicia el protocolo de enlace de datos.

2 2. Campo de estado: define la prioridad del protocolo, es decir comunica qué datos tienen prioridad en la transmisión. (Los sistemas de seguridad tienen prioridad).

3 3. Campo de control: cantidad de información contenida en el campo de datos, así el receptor puede verificar si ha recibido correctamente la información y si esta está completa.

4 4. Campo de datos: es el campo encargado de transmitir la información para las otras unidades.

5 5. Campo de aseguramiento: como su nombre indica detecta fallos en la transmisión y asegura que la información ha llegado correctamente.

6 6. Campo de confirmación: el receptor confirma al emisor que ha recibido correctamente la información. En caso de no recibir confirmación, el emisor vuelve a enviar la información.

7 7. Campo fin trama: finaliza la trama de datos.

Actividades

10 Buscar información en diferentes talleres sobre tramas de información e identificar los diferentes campos que las componen.