Mantenimiento de redes multiplexadas. TMVG0209

Bibliografía

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.

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.

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:

Fibra óptica multimodo de índice escalonado.

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,