perturbador de alta frecuencia para evitar el robo de automoviles

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PERTURBADOR DE ALTA FRECUENCIA PARA EVITAR EL ROBO DE
AUTOMOVILES
REINEL DARIO AVILA BERNAL
MANUEL DAVID GUEVARA ALVAREZ
JAVIER ZAMBRANO RUSSI
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA DE SONIDO
BOGOTA, D.C.
2006
PERTURBADOR DE ALTA FRECUENCIA PARA EVITAR EL ROBO DE
AUTOMOVILES
REINEL DARIO AVILA BERNAL
MANUEL DAVID GUEVARA ALVAREZ
JAVIER ZAMBRANO RUSSI
Proyecto de Grado
Ingeniería de Sonido
Asesores
MIGUEL PEREZ
OLGA LUCIA MORA
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA DE SONIDO
SANTAFE DE BOGOTA, D.C.
2006
____________________
____________________
____________________
____________________
Presidente del jurado
____________________
Jurado
____________________
Jurado
CONTENIDO
Págs.
INTRODUCCIÓN
1.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
9
1.1
ANTECEDENTES
9
1.2
DESCRIPCIÓN Y FORMULACION DEL PROBLEMA
13
1.3
JUSTIFICACION
14
1.4
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
15
1.4.1 Objetivo general
15
1.4.2 Objetivos específicos
16
1.5
16
ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 Alcances
16
1.5.2 Limitaciones
16
2.
17
MARCO DE REFERENCIA
2.1
MARCO CONCEPTUAL
17
2.2
MARCO LEGAL O NORMATIVO
22
2.3
MARCO TEORICO
23
3.
METODOLOGÍA
43
3.1
Primera medición
44
3.2
Segunda medición
46
3.3
Tercera medición
47
3.4
Cuarta medición
49
3.5
Quinta medición
50
3.6
Sexta medición
52
3.7
Séptima medición
53
3.8
Octava medición
55
3.9
Novena medición
56
3.10 Décima medición
58
3.11 Décimo primera medición
58
4.1
ENFOQUE DE LA INVESTIGACION
4.2
LINEA DE INVESTIGACION DE USB / SUB-LINEA
DE FACULTAD / CAMPO TEMATICO DEL PROGRAMA
59
59
4.2.1 Línea de Investigación
59
4.2.2 Sublínea de Investigación
60
4.2.3 Campo Temático
60
4.3
HIPOTESIS
60
4.4
VARIABLES
61
4.4.1 Variables independientes
61
4.4.2 Variables dependientes
61
5.
DESARROLLO INGENIERIL
62
6.
GASTOS Y PRESUPUESTO
70
FUENTES DE INFORMACION (bibliografía)
ANEXOS
INTRODUCCION
En la actualidad el robo de vehículos se ha convertido en un negocio rentable
para quienes los obtienen de manera ilegal,
ya sea para la venta de sus partes,
fines terroristas, transporte ilegal de estupefacientes
o la clonación de estos
mismos en las diferentes ciudades del país.
La investigación previa a esta propuesta toma factores socioeconómicos claros
para la adquisición legal de un vehiculo para cualquier Colombiano, es decir, el
valor comercial del mismo, la tramitología, etc.
Las alarmas existentes en el mercado tienen un alto costo para los usuarios que
en la actualidad la requieren o simplemente ya vienen incorporadas en los
automóviles nuevos lo cual elevan el valor del auto como si fuera un accesorio
más. Muchas de estas son obsoletas ante el robo del vehiculo.
El dispositivo a diferencia de los actuales maneja frecuencias altas a niveles de
presión considerables las cuales están incorporadas en el interior del vehiculo no
visibles para el ladrón, de manera que no sea fácil de desactivar por parte de
quien quiera llevárselo en forma indebida, lo cual permite que al activar esta
alarma, el ladrón que esta en el interior del vehiculo sea fastidiado y perturbado
por las frecuencias altas que son de una gran molestia si se encuentran dentro la
mayor sensibilidad de oído humano ,permitiendo así que el individuo se retire del
interior del vehiculo y no cumpla su objetivo.
Este proyecto se desarrolla en el ámbito automotriz, teniendo en cuenta la
aplicación de altas frecuencias a niveles de presión considerables para desalojar
ladrones del interior del vehiculo, causando leves molestias que este
ruido
desencadena en los seres humanos.
Electrónicamente el dispositivo esta conformado por diferentes partes las cuales
funcionan con un fin determinado, tratando de prever los puntos débiles, como so
son los cortos y la ubicación de sus componentes.
-9-
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES
La compañía American Technology Corp. Obtuvo un contrato de millones de
dólares para proveer de dispositivos (LRAD) a los diferentes cuerpos de las
fuerzas militares.
El equipo, llamado LRAD (Dispositivo Acústico de Largo Alcance), es un "arma no
letal"
Gráfica No 1
desarrollada inicialmente para mantener a distancia de los barcos de guerra a las
pequeñas embarcaciones evitando el hurto de las pertenencias de las personas
tales como la que atacó al US Cole en Yemen.
Las fuerzas estadounidenses en Irak usarán la más alta tecnología para
enfrentarse a las multitudes: un arma que dispara un ruido ensordecedor de 150
decibeles y 3.100 hertz
- 10 -
Gráfica No 2
Ahora la armada y los marines han agregado esta barrera sónica a su arsenal
para controlar a multitudes, tales como las que se producen en Fallujah, un centro
de insurgencia al oeste de Bagdad, informó CNN.
Aunque oficialmente no pertenece a la directiva militar conjunta de armas no
letales, el aparato con forma de plato y de 20 Kg. de peso, pertenece a un arsenal
de tecnologías que intentan disuadir y no matar, lanzando una onda sonora de 150
decibeles.
Expertos declararon que la exposición a sonidos con frecuencias tan altas -entre
2.100 y 3.100 hertz- puede ser peligroso en exposiciones largas.
Para el uso de estas frecuencias se debe tomar en cuenta la siguiente tabla donde
indica el SPL necesario. (Ver anexo No. 1)
La compañía detrás de LRAD, American Technology Corp. de San Diego, obtuvo
un contrato de US $ 1.1 millones de dólares para proveer de estos dispositivos al
cuerpo de marines en Irak.
- 11 -
Otra de estas armas, que se espera sea probada pronto en el campo de batalla,
es el Sistema de Denegación Activa. Éste repele al enemigo con un doloroso rayo
de energía.
Con esta sofisticada arma es posible emplearla en un tipo de dispositivo que
brinde seguridad como puede ser un tipo de alarma para ser utilizada en el campo
automotor.
En Colombia podemos encontrar varios tipos de alarmas las cuales varían de
acuerdo a la tecnología que se implementa en cada una.
La intención de la instalación es siempre la misma: PROTEGER EL VEHICULO,
algunas mas sofisticadas que otras, están desde una simple palanca hasta el
sofisticado GPS. En el mercado se pueden encontrar:
•
GPS: instalado en el vehiculo y en un celular GSM, permite a los usuarios
inmovilizar el vehículo en caso de robo. Además, ayuda a localizar el
vehiculo.
•
ENFORCER: En el momento en que el vehiculo es tocado, además de
avisar al dueño la situación mediante el llavero, le especifica en un visor la
parte
del
vehículo
que
está
siendo
abierta
o
violentada.
Como el dueño sabe con exactitud lo que sucede en su vehículo, mediante
el mismo llavero puede tomar las acciones pertinentes, como inmovilizar el
vehiculo, cerrar los vidrios, trabar las puertas y activar todas las funciones
que tiene una alarma. Además, en caso de colisión si se lo roban, el llavero
señala con exactitud la zona del golpe o rotura y si existe movimiento
dentro del auto. Esta última función se activa porque la alarma instalada
tiene sensores de movimiento.
- 12 -
•
MTL 500: permite una programación personalizada, grabado de controles
remotos adicionales, señales de confirmación sonoras y ópticas y rearmado
automático (que se activa automáticamente al cerrar el coche).
•
AUTO-BLOQUEO: posee un sensor de ultrasonido, acciones antirrobo
activo (el coche se bloquea en pleno movimiento, lo que impide que los
ladrones se lo lleven a sitios alejados) y pasivo programable (cuando el
carro está detenido) y opcionalmente el accionamiento de alza de vidrios y
de cierres centralizados.
•
CHAPAS: Estos accesorios impiden la entrada de cualquier llave que no
sea la adecuada y menos de una ganzúa.
•
CONTROL REMOTO: los sistemas a control remoto con los que el
propietario del coche puede cerrar las cuatro puertas y, gracias a un
accesorio
adicional,
bloquear
la
maletera
y
el
capó.
Viene con batería incorporada para que el sistema de alarma siga
funcionando en caso de que por cualquier razón el sistema eléctrico del
automóvil haya sido desconectado. Este tipo de alarma tiene controles
remotos que no pueden ser fácilmente burlados.
Todos estos tipos de alarmas tienen la misma funcionalidad la cual es proteger el
vehiculo pero no garantiza que sea vulnerable para el ladrón
- 13 -
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACION DEL PROBLEMA
Particularmente en Bogotá, la inseguridad automotriz se presenta en cualquier
sector, no basta para detener este usual problema la policía, o los pequeños y
costosos dispositivos, sino que además se corre peligro en el intento de detener al
ladrón.
Aunque los reportes estadísticos de la Policía Nacional muestran que el número
de autos robados en Colombia viene disminuyendo (45,39 por ciento a nivel
nacional de 2001 a 2005), los casos reportados por este flagelo que azota a las
principales ciudades del país sigue siendo alto (9.954 hurtos). Sólo en Bogotá se
roban cerca de 12 vehículos en el día, cifra que se mantiene casi inalterada si se
compara con los registros de 2004 cuando llegaban a 11 automotores diarios. La
localidad más afectada por este fenómeno delincuencial es Suba con 15,15 por
ciento, es decir, 576 vehículos por año. La cifra comparada con la de 2004
evidencia una variación al alza en 79 automotores.
Según la Policía Metropolitana el panorama para el año que empieza puede ser
positivo, pero se necesitan mejores controles. “En lo corrido de 2006 el robo de
vehículos en Bogotá bajó 43 por ciento, pues de 372 carros arrebatados a sus
propietarios en 2005 se pasó a 225 a la fecha”, muestran las cifras de las
autoridades. En el primer mes del año van 421 vehículos hurtados, menos que lo
observado en 2005 (740 automotores). Es decir que la disminución llegó a 43 por
ciento.
La importancia del trabajo y la aplicación del mismo es tratar de evitar el robo de
autos ya que afecta el entorno de la sociedad colombiana, y es una preocupación
- 14 -
para el diario vivir, los beneficios que presenta esta solución es poder recuperar el
vehiculo después de un tiempo corto sin afectar a quien lo hurta.
Esta ingeniosa técnica no a sido aplicada a ningún sistema de seguridad vehicular,
el cual permite innovar respecto a los sistemas de alarmas comunes, ya que este
dispositivo logra evitar que la persona continué conduciendo el automotor gracias
al perturbador instalado al interior de este.
Es competente contra otras clases de alarmas, por su costo, instalación, y difícil
acceso para quien no tiene conocimiento de este nuevo y novedoso dispositivo..
¿Como implementar un perturbador de alta frecuencia, para ser utilizado en el
interior del un vehiculo, con el fin de evitar el robo vehicular?
1.2 JUSTIFICACION
El perturbador de alta frecuencia tiene una
gran efectividad, ya que este
dispositivo estará implementado al interior del vehiculo, el cual genera una gran
cantidad de SPL 100.3 dB a frecuencias muy altas 5000 Hz, permitiendo así que
el ladrón se retire del mismo. Posee una clave de activación y desactivación de la
misma, un temporizador para insertar la clave y un sistema de seguridad en caso
corto de la batería principal.
La idea del perturbador es tener un bajo costo en cuanto a su realización, su
producción y su fácil y estratégica instalación al interior del vehiculo sin sospechar
de esta alternativa de seguridad.
- 15 -
Como actualmente las alarmas convencionales
son bastante costosas
dependiendo de las labores que cumpla en cuanto a la seguridad del vehiculo,
este dispositivo es otra opción mas económica y funcional de seguridad vehicular.
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Objetivo general
•
Diseñar e implementar un dispositivo perturbador de alta frecuencia para
evitar el robo de automóviles
1.4.2. Objetivos específicos
•
Determinar el nivel de presión sonora mas adecuado para ahuyentar al
ladrón del vehiculo, por medio de las tablas existentes donde se indica el
nivel de presión sonora para cada frecuencia.
•
Determinar cuales son las frecuencias altas audibles para el ser humano,
que generan molestia pero no perjudiquen su salud con grandes
consecuencias, por medio de las curvas isofónicas, las cuales indican las
frecuencias de mayor sensibilidad para el oído humano.
•
Establecer
una clave secreta para la desactivación del dispositivo, por
medio de un microcontrolador instalado en el vehiculo.
- 16 -
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 Alcances
Con este dispositivo esperamos encontrar algunos beneficios los cuales pueden
ser:
•
Disminución el robo vehicular.
•
Brindar tranquilidad y seguridad al dueño del vehiculo.
•
Disminución de las pólizas y seguros por este motivo.
•
Recuperar el vehiculo en el menor tiempo posible.
•
Formar empresa por medio de la venta de este dispositivo
1.5.2 Limitaciones
•
El potencial humano que pueda soportar un SPL. permitido a un tono
determinado sin tener consecuencias.
•
Tapones en los oídos en el momento del robo.
•
El ladrón tenga algún problema con uno de sus oídos.
- 17 -
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 MARCO CONCEPTUAL
En el proyecto se manejaran distintos conceptos que serán debidamente
explicados para un mejor entendimiento.
En el medio ambiente, Se define como ruido todo sonido no deseado. En el
ambiente humano, se considera como ruido todo sonido, con una intensidad alta,
puesto que siempre habrá alguien que no lo desee.
En la elaboración del proyecto se usara un dispositivo o aparato electrónico,
(Ver grafica 43) que consiste en la combinación de diversos elementos o
componentes organizados en circuitos, destinados a controlar y aprovechar las
señales eléctricas, este dispositivo es un perturbador o inhibidor que se compone
básicamente de un generador de señal y un transmisor. El primero genera una
señal que es enviada a través del segundo con una potencia determinada según la
necesidad. Esta señal carece de información útil, únicamente es una señal
generada por un oscilador o generador de onda. Se utiliza principalmente por
motivos de seguridad o con intenciones de sabotaje:
Actualmente se pueden encontrar una diversa cantidad de dispositivos inhibidores
o perturbadores entre los cuales estan:
- perturbadores GPS
- perturbadores para Radares
- 18 -
- perturbadores para Celulares (Telefonía Móvil Celular
AMPS/GSM/CDMA, etc).
- perturbadores para Dispositivos Infrarrojos
- perturbadores RF (Radio Frecuencia)
- perturbadores de Video
- perturbadores de Audio (aplicaciones de contra-espionaje)
La frecuencia es el número de oscilaciones que una onda efectúa en un
determinado intervalo de tiempo. El número de ciclos por segundo se llama hercio
(Hz), y es la unidad con la cual se mide la frecuencia. Alternativamente, se puede
medir el tiempo entre dos ocurrencias del evento (periodo) y entonces la
frecuencia es la inversa de este tiempo
,
Donde T es el periodo, medido en segundos (s).
Frecuencia como magnitud de una onda sonora
En mecánica ondulatoria, la frecuencia se define como el número de oscilaciones
por unidad de tiempo (generalmente, por segundo). Entendiendo por oscilación el
ciclo completo de una onda.
- 19 -
Si se producen muchas oscilaciones en un segundo estaremos hablando de altas
frecuencias, si, por el contrario, son pocas, hablamos de bajas frecuencias.
Gráfica No 3
La frecuencia se representa con la letra (f) y se expresa en hercios.
•
1 Hz equivale a 1 ciclo/s
•
1 Kilohercio (Khz.) = 1.000 Hz.
•
1 Megahercio (MHz) = Un millón de hercios.
•
1 Giga hercio (GHz) = Mil millones de hercios.
La frecuencia está relacionada con la longitud de onda. De hecho, la velocidad de
propagación se define como el producto de la longitud de onda por la frecuencia.
Lo que significa que a longitudes de onda más pequeñas mayor frecuencia y
viceversa.
El oído humano es capaz de percibir frecuencias entre 20 y 20.000 hercios (ciclos
por segundo). Esta respuesta en frecuencia del oído humano es lo que
conocemos como audiofrecuencias, pero el espectro sonoro es mucho más
amplio.
- 20 -
Para la utilización de estas frecuencias es necesario tener un Nivel de Presión
Sonora (NPS o SPL)1.
Se expresa en decibeles (dB) y se define por la siguiente relación matemática:
NPS = 20 Log (P/Po)
En que
P: valor eficaz de la presión sonora medida.
Po: valor eficaz de la presión sonora de referencia,
Fijado en
2x10-5 [N/m2]
Nivel de Presión Sonora Continuo Equivalente (NPSeq):
Es aquel nivel de presión sonora constante, expresado en decibeles A, que en el
mismo intervalo de tiempo, contiene la misma energía total (o dosis) que el ruido
medido.
Nivel de Presión Sonora Máximo (NPSi max)
Es el máximo Nivel de Presión Sonora registrado durante un período de medición
dado.
Nivel de Presión Sonora Mínimo (NPSmin)
1
Ver Anexo numero 1 ( tabla de SPL para uso de frecuencias )
- 21 -
Es el mínimo Nivel de Presión Sonora registrado durante un período de medición
dado.
El microcontrolador es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de
componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos
llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga
encomendado el chip.
Los microcontroladores, suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro (ver
grafica No. 4) y van, o bien sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) o
soldados en la placa en la cual permite que le sean programadas las funciones
especificas para que las ejecute. √
Gráfica No 4
- 22 -
2.2 MARCO LEGAL
En la investigación que se realizada se encontró que en COLOMBIA las
resoluciones propuestas por los ministerios de salud y protección social, acaban
de ser actualizadas e indican lo siguiente:
RESOLUCION No. 8321 DEL 4 DE AGOSTO DE 1983.
VALORES
LÍMITES
PERMISIBLES
PARA
RUIDO
CONTINUO
O
INTERMITENTE
MAXIMA DURACION DE EXPOSICION NIVEL DE PRESION SONORA DIARIA
dB (A)
8 horas 90, 7 horas 6 horas 92, 5 horas 4 horas y 30 minutos 4 horas 95, 3 horas y
30 minutos 3 horas 97, 2 horas 100, 1 hora y 30 minutos 102, 1 hora 105, 30
minutos 110, 15 minutos o menos 115.
Artículo 42: No se permite ningún tiempo de exposición a ruido continuo o
intermitente por encima de 115 dB(A) de Presión sonora.
Artículo 43: Cuando la exposición diaria conste de dos o más períodos de
exposición a ruido continuo o intermitente de diferentes niveles sonoros y
duración, se considerará el efecto combinado de las distintas exposiciones en
lugar del efecto individual.
Resolución No 08371. Ministerio de Salud. Bogotá, Colombia. 1983:
No se permitirá exposición ocupacional a ruido, cuando éste exceda el nivel pico
de 140 dB(C).
- 23 -
MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL
RESOLUCIÓN NÚMERO
(627)
07 de abril de 2006
Por la cual se establece la norma nacional de emisión de ruido y ruido ambiental.
LA MINISTRA DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.
En ejercicio de sus facultades legales, en especial de las contenidas en el Artículo
33 del Decreto Ley 2811 de 1974, el Artículo 5 de la Ley 99 de 1993, y el Artículo
14 del Decreto 948 de 1995, y considerando:
Que corresponde al Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, de
acuerdo con los numerales 10, 11 y 14 del Artículo 5 de la Ley 99 de 1993,
determinar las normas ambientales mínimas y las regulaciones de carácter
general aplicables a todas las actividades que puedan producir de manera directa
o indirecta daños ambientales y dictar regulaciones de carácter general para
controlar y reducir la contaminación atmosférica en el territorio nacional.
Que de conformidad con el Artículo 14 del Decreto 948 de 1995, el Ministerio de
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, fijará mediante resolución la norma
nacional de emisión de ruido y norma de ruido ambiental para todo el territorio
nacional.
2.3 MARCO TEORICO
El oído, encargado de recibir los estímulos sonoros, procesarlos y transmitirlos al
sistema nervioso central, se divide generalmente en tres grandes sectores: oído
externo, oído medio y oído interno.
- 24 -
•
El oído externo comprende el pabellón auditivo y el conducto auditivo
externo, el cual termina en una delgada membrana denominada tímpano,
límite entre el oído externo y el oído medio.
•
El oído medio tiene por pared a dicho tímpano y limita en su parte interna
con la ventana oval.
•
El oído interno está constituido por dos sectores: el laberinto anterior y el
laberinto posterior.
Por otra parte además de sus partes el oído al igual que los micrófonos posee
sensibilidad, la sensibilidad del oído varía de individuo a individuo y tiene una
pronunciada relación con la frecuencia.
A lo largo de los años se han realizado diversos estudios para hallar curvas de
sensibilidad promedio, que puedan definir el comportamiento estadístico del oído
humano.
Uno de los primeros dio origen a las curvas de sonoridad de Fletcher.
Actualmente se toma como referencia el trabajo de Robinsón - Danzón, adoptado
por la Organización de Normas ISO en forma Internacional.
La figura muestra las curvas isofónicas o de igual sonoridad, que relacionan un
valor mensurable en coordenadas, esto es el nivel de presión sonora SPL, y su
frecuencia en abscisas, con la sensación subjetiva de intensidad sonora (FONES)
como parámetro.
- 25 -
Gráfica No. 5
La máxima Sensibilidad:
•
El ser humano posee una alta sensibilidad auditiva en las bandas de 3000
Hz y 9000 Hz.
•
Estas
El canal auditivo externo posee un largo aproximado de 27 mm.
dos
afirmaciones
están
relacionadas
y
tienen
su
apoyo
en
el
comportamiento de las ondas dentro de un tubo cerrado en un extremo.
El efecto de resonancia en el canal auditivo incrementa la presión sonora a
determinadas frecuencias.
- 26 -
La máxima resonancia se encuentra en la frecuencia correspondiente al 1/4 de
longitud de onda (l) del canal auditivo, que corresponde a 3000 Hz.Los niños
pequeños, quienes generalmente tienen la mejor audición, pueden a menudo
distinguir sonidos desde 20 Hz, como el de la nota más baja de una gran pipa de
órgano, y hasta los 20.000 Hz, tal como el agudo altísimo de un silbato para perros
que muchas personas adultas son incapaces de oír.
El lenguaje humano, que se extiende entre los 300 y los 4.000 Hz, suena para la
mayoría de las personas más fuerte que los ruidos de muy alta o muy baja
frecuencia. Cuando la pérdida auditiva comienza, se pierden primero las
frecuencias altas, lo que explica porque la gente con pérdida auditiva a menudo
tiene dificultades con las voces de tono alto de las mujeres y los niños.
La pérdida de las frecuencias altas produce también distorsión del sonido, por lo
que se hace difícil entender la palabra aunque se la escuche. Las personas con
Hipoacusia suelen tener dificultad para detectar diferencias entre ciertas palabras
que suenan parecido, especialmente las que contienen S, F, SH, CH, H, o C
suave, porque el sonido de estas consonantes es de mucho mayor frecuencia que
las vocales y otras consonantes.
Un zumbido, llamado Acúfeno, aparece comúnmente después de una exposición
al ruido, y a menudo es permanente. Algunas personas reaccionan con ansiedad e
irritación al ruido fuerte. Y aumento del pulso y la presión, o acidez gástrica. El
ruido muy fuerte puede reducir la eficiencia para realizar tareas difíciles, al
producir distracción.
- 27 -
HIPOACUSIA
1. DE ACUERDO AL GRADO DE PÉRDIDA AUDITIVA
Dentro de los distintos rangos de perdida auditiva se encuentran2:
•
Normal :
•
Hipoacusia leve :
20-40 dB
•
Hipoacusia moderada :
40-60 dB
•
Hipoacusia severa :
60-80 dB
•
Hipoacusia profunda o sordera:
•
Restos auditivos
0-20 dB
80 dB o más
El perturbador de alta frecuencia tendrá un dispositivo electrónico, el cual estará
conectado al switch del vehiculo, y por medio de un microprocesador se ara una
identificación previa y desactivación por medio de un pad numérico el cual será el
controlador de activación y desactivación del dispositivo.
Para un mejor entendimiento se muestra en la grafica No. 43 un diagrama de
bloque de la configuración del perturbador de alta frecuencia.
Para la medición del Nivel De Presión Sonora (NPS o SPL), se mide el ruido
según la resolución (627) 07 de Abril del 2006
DE LOS EQUIPOS DE MEDIDA Y LAS MEDICIONES
Artículo 18. Equipos de Medida: La selección de equipos de medida se debe
hacer de manera que tengan capacidad para medir el nivel equivalente de presión
2
Ver anexo numero 2 ( rango de nivel de presión sonora de percepción audible)
- 28 -
sonora con ponderación frecuencial A, -LAeq -, directa o indirectamente; los
instrumentos deben cumplir las especificaciones de sonómetros, Tipo 1 o mínimo
Tipo 2 y los sonómetros integradores premediadores deben ser clase P.
Parágrafo Primero: Donde sea necesario efectuar correcciones por tonos y bajas
frecuencias, se debe disponer de filtros de tercios de octava y los respectivos
equipos deben tener la capacidad para recibirlos y operarlos o tenerlos
incorporados.
Parágrafo Segundo: Cada equipo de medida debe estar dotado de un pistófono o
calibrador, una pantalla antiviento
y un trípode para su montaje. Para
mediciones de ruido ambiental, además de los anteriores elementos, se
recomienda dotar el equipo con una extensión de micrófono que permita realizar
las mediciones de ruido ambiental.
Artículo 19. Calibraciones: Antes de iniciar una toma de mediciones, en el sitio
de medida, el equipo tiene que ser calibrado a las condiciones del lugar en el que
se van a tomar las mediciones, para lo cual se utilizará un pistófono o calibrador.
Los certificados de calibración electrónica de cada equipo deben estar vigentes de
acuerdo con las especificaciones del fabricante y copia de los mismos deben ser
adjuntados en el informe técnico. Para efectuar las mediciones se debe tener en
cuenta las indicaciones facilitadas por el fabricante de los equipos de medida, en
cuanto a rangos de medida, tiempos de calentamiento, influencia de la humedad,
influencia de los campos magnéticos y electrostáticos, vibraciones y toda aquella
información adicional que asegure el correcto uso del equipo.
- 29 -
Artículo 20. Condiciones Meteorológicas: Las mediciones de los niveles
equivalentes de presión sonora ponderados A, -LAeq,T - deben efectuarse en
tiempo seco, no debe haber lluvias, lloviznas, truenos o caída de granizo, los
pavimentos deben estar secos, la velocidad del viento no debe ser superior a tres
metros por segundo (3 m/s).
Parágrafo: La velocidad del viento se debe medir utilizando un anemómetro o un
dispositivo medidor de velocidad del viento, si está es mayor a tres metros por
segundo (3 m/s), se debe utilizar una pantalla antiviento adecuada de acuerdo con
la velocidad del viento medida, y aplicar la respectiva corrección de acuerdo con
las curvas de respuesta que el fabricante de las pantallas antiviento y micrófonos
suministra.
Artículo 21. Informe Técnico: Los informes técnicos de las mediciones de
emisión de ruido y ruido ambiental, deben contener como mínimo la siguiente
información:
•
Fecha de la medición, hora de inicio y de finalización.
•
Responsable del informe (Información mínima de quien lo hace).
•
Ubicación de la medición
•
Propósito de la medición.
•
Norma utilizada (Si esta resolución u otra norma, en caso de ser otra
especificar razones).
Tipo de instrumentación utilizado:
•
Equipo de medición utilizado, incluyendo números de serie.
- 30 -
•
Datos de calibración, ajuste del instrumento de medida y fecha de
vencimiento del certificado de calibración del pistófono.
•
Procedimiento de medición utilizado.
En caso de no ser posible la medición del ruido residual, las razones por las
cuales no fue posible apagar la fuente.
Condiciones predominantes:
Condiciones atmosféricas (dirección y velocidad del viento, lluvia, temperatura,
presión atmosférica, humedad). Resolución Número 627 del 07 de abril de 2006
Hoja No. 8.
Procedimiento para la medición de la velocidad del viento:
•
Naturaleza / estado del terreno entre la fuente y el receptor; descripción de
las condiciones que influyen en los resultados: acabados de la superficie,
geometría, barreras y métodos de control existentes, entre otros.
•
Resultados numéricos y comparación con la normatividad aplicada.
•
Descripción de los tiempos de medición, intervalos de tiempos de medición
y de referencia, detalles del muestreo utilizado.
•
Variabilidad de la(s) fuente(s).
•
Descripción de las fuentes de sonido existentes, datos cualitativos.
•
Reporte de memoria de cálculo (incertidumbre, ajustes, aporte de ruido,
entre otros).
- 31 -
Conclusiones y recomendaciones:
•
Croquis detallado que muestre la posición de las fuentes de sonido, objetos
relevantes y puntos de observación y medición.
•
Copia de los certificados de calibración electrónica de los equipos.
Estos informes deben estar disponibles para su revisión y evaluación por parte de
las autoridades competentes. En el Anexo 4 se presenta un modelo de formato
para la elaboración del informe técnico de medición de ruido.
Algunos métodos de medición para vehículos son realizados por la IASCA
(International Auto Sound Challenge Association) la cual se dedica a
todo lo
referente a competitividad, marcas, normatividad, divulgación y promoción de
sonido sobre ruedas.
Equipo de medición
IASCA utiliza el Audio Control © SA - 3056 junto con el sensor SPL-190 como el
medidor oficial para usarse en eventos regionales, el cual puede medir de manera
correcta hasta 190dB y esa es la única combinación que se permite para romper el
Record del Mundo de IASCA/IdBL cuando en el evento se cuenta con un oficial
calificado para certificar el rompimiento de record mundiales. Otros modelos de
RTA de Audio control se permiten en eventos de un punto.
Directrices para la colocación del sensor / micrófono
Los Jueces deben asegurarse de que la altura y la orientación del sensor o
micrófono debe ser absolutamente coherente de vehículo a vehículo.
- 32 -
El sensor o micrófono se colocará según lo siguiente: La cápsula del micrófono
será dirigida hacia el frente del vehículo en todo momento.
Los chupones del soporte del micrófono deben ser utilizados para colocar el
micrófono adecuadamente. Un pie ajustable para el micrófono puede ponerse en
el asiento del pasajero o en el suelo como alternativa a la los chupones y será
aceptada por el Juez en Jefe. Si se tiene que poner un pie ajustable se deberá
colocar de tal manera que cumpla con los requerimientos del posicionamiento del
micrófono, los cuales son de la siguiente manera:
La cápsula del Micrófono se colocará a:
•
12 pulgadas (30cms.) del pilar “A” de la ventana lateral del pasajero.
•
pulgadas (10cms.) de la parte de arriba del tablero.
•
1 pulgada (2,5cms.) del parabrisas. Y lo más horizontal posible.
Para el sensor SPL-190, la posición es 4 pulgadas (10cms.) de la parte de arriba
del tablero, y 12 pulgadas (30cms.) del pilar de la ventana lateral del pasajero.
Estos se cumplen utilizando las reglas de posicionamiento certificadas de IASCA.
Para el micrófono SPL-180 la plantilla debe esta posicionada verticalmente encima
del tablero y el micrófono debe estar posicionado lo mas horizontal posible para
asegurar una distancia apropiada ente el micrófono y el parabrisas. Para el SPL190 la plantilla debe estar posicionada contra el parabrisas por completo y el
sensor se colocará en el espacio designado en la plantilla.
- 33 -
Una vez que este posicionado, el competidor tendrá la oportunidad de verificar que
esta bien colocado. El competidor no esta autorizado para tocar el sensor o
micrófono, si ellos consideran que no esta bien colocado, ellos deberán pedir al
juez que vuelva a colocar el sensor y el juez así lo hará.
La técnica de programación de del PIC 16F877 de la familia Microchip se hace por
medio de un software especializado llamado MPLAB, dicho programa tiene sus
propios comandos de programación y su lenguaje es Asembler .Todo programa
que su lenguaje de programación sea Asembler, crea complicaciones por ser un
lenguaje de programación de bajo nivel.
Gráfica No 6
Otro lenguaje de programación el cual fue utilizado para el desarrollo de la parte
eléctrica del perturbador, fue el compilador llamado PIC C, el cual tiene como
objetivo escribir el programa en le lenguaje de programación C, y el internamente
- 34 -
realiza la conversión a lenguaje Asembler. Al ser el lenguaje C de alto nivel la
programación se facilita.
El software de simulación para este lenguaje, es decir, el lenguaje C, es
denominado Proteus versión 6.0 Demo, el cual permite simular toda la parte
eléctrica y electrónica del perturbador antes de ser ensamblado.
- 35 -
3. METODOLOGIA
La idea de un perturbador de alta frecuencia fue tomada de un arma no letal
inventada en una compañía norte americana,
la cual consistía en dispersar
manifestaciones, generando un nivel de presión sonora muy fuerte (150) dB a 1
metro con un determinado rango de frecuencias altas.
Teniendo en cuenta un numero alarmante de robos de vehículos que se genera en
Bogota, se decidió implementar este dispositivo al interior de un vehiculo,
utilizando las frecuencias altas que generan mayor sensibilidad para el oído
humano, con un nivel de presión sonora lo suficientemente fuerte que obligue al
ladrón a retirarse lo antes posible. Este dispositivo cuenta con una activación por
medio del switch de vehiculo y su desactivación se realiza por medio de una pad
numérico digitando la clave secreta, también cuenta con un dispositivo de
seguridad en caso de corto.
Con la implementación y la unión de estos dispositivos nace el perturbador de alta
frecuencia, para ser instalado en el interior de cualquier vehículo tipo sedan o
camioneta.
Para llegar a los resultados obtenidos se realizaron las mediciones pertinentes al
interior del vehiculo utilizando un sonómetro de marca Svantek (grafica 8), tipo II
con un micrófono tipo I, el software adecuado Spectralab, adobe Audition 1.0 y la
cabeza Binaural de la Universidad de San Buenaventura.
En las investigaciones realizadas previas a las mediciones dentro del vehiculo, no
se encontraron normas para la medición de ruido al interior del mismo, donde se
- 36 -
expliquen las distancias y posiciones de medición, el tipo de micrófono, el tiempo
de medición etc.
En el mercado existen varias clases de tweeters, los cuales reproducen diferentes
frecuencias altas, para este perturbador se selecciono un tweeter el cual tiene su
propio generador de tono, se encontraron tres tipos, realizando la medición de su
diagrama polar cada 15 grados, (grafica 7) por la frecuencia generada por estos:
Gráfica No 7
Gráfica No 8
TWITER TIPO A
r = 0.5 cm
Gráfica No 9
Gráfica No 10
- 37 -
DIAGRAMA POLAR
Grados
dB
90º
76,4
75º
79,1
60º
76,8
45º
79,1
30º
79
15º
78
0º
81,2
345º
75,2
330º
78
315º
80,3
300º
78
285º
76,9
270º
76,3
255º
78,9
240º
76,5
225º
74,5
210º
76,8
195º
76,7
180º
77,1
165º
76,8
150º
78,1
135º
76,4
120º
76
105º
77,9
90º
105º
120º
82
75º
60º
80
135º
45º
78
150º
30º
76
74
165º
15º
72
180º
0º
70
195º
345º
210º
330º
225º
315º
240º
300º
255º
285º
270º
Gráfica No 11
A : 81 dB
Lin: 80.2 dB
Gráfica No 12
- 38 -
TWITER TIPO B
r = 1.4 cm
Gráfica No 13
Gráfica No 14
DIAGRAMA POLAR
Grados
dB
90º
83,4
75º
84,9
60º
84,6
45º
84,7
30º
85,2
15º
84,1
0º
84,4
345º
84,5
330º
83,1
315º
83,2
300º
82,2
285º
83,6
270º
84,1
255º
84,6
240º
84,3
225º
83,2
210º
79,5
195º
80,9
180º
78
165º
84,6
150º
82,8
135º
81,8
120º
82
105º
84,4
90º
105º
120º
86
75º
60º
84
135º
45º
82
150º
30º
80
78
165º
15º
76
180º
0º
74
195º
345º
210º
330º
225º
315º
240º
300º
255º
285º
270º
Gráfica No 15
- 39 -
A: 84.4 dB
Lin: 83.2 dB
Gráfica No 16
TWITER TIPO C
r = 1.0 cm
Gráfica No 16
Gráfica No 17
DIAGRAMA POLAR
Grados
dB
270º
86,9
90º
88,3
255º
81,4
75º
88,7
240º
86,8
60º
91,9
225º
87,3
45º
90,6
210º
87
30º
91,3
195º
89,2
15º
91,6
180º
90,5
0º
93,1
165º
91,1
345º
91,3
150º
88,8
330º
91,5
135º
86,1
315º
90,7
120º
83,4
300º
92,8
105º
86,6
285º
84,5
- 40 -
90º
105º
120º
135º
150º
165º
180º
94
92
90
88
86
84
82
80
78
76
74
75º
60º
45º
30º
15º
0º
195º
345º
210º
330º
225º
315º
240º
300º
255º
285º
270º
Gráfica No 18
A: 93.1 dB
Lin 92.5 dB
Gráfica No 19
- 41 -
Después de haber hecho un análisis de cada uno de los tres tipos de twiters (ver
gráficas 9 a 19) que fueron escogidos por sus características, se seleccionó el
tweeter tipo C (ver Gráficas 16 a 19) por los resultados obtenidos del diagrama
polar y respuesta en frecuencia de 5000 Hz y 93 dB en el eje central (0º).
Para la implementación del perturbador de alta frecuencia se utilizaría mínimo dos
twiters, o cuatro twiters dependiendo del resultado de las mediciones, ubicados
estratégicamente dentro del vehiculo. Al realizar las diferentes mediciones con la
cabeza binaural y el sonómetro en cada una de las posiciones encontramos los
siguientes resultados con las diferentes combinaciones en sus diferentes
posiciones:
Mediciones
Tweeter
Tweeter
Tweeter
Tweeter
Delantero
Delantero
Lateral
Lateral
izquierdo
Derecho
Izquierdo
Derecho
Ruido de fondo
Ruido de fondo
0
Ruido de fondo
1
X
2
X
3
X
4
X
Ruido de fondo
X
X
X
5
X
6
X
7
X
X
X
8
X
9
X
10
11
X
X
X
X
X
TABLA No. 1 tabla de posiciones dentro del vehiculo
X
- 42 -
Gráfica No. 20 Ruido de fondo al interior del vehiculo
Para iniciar las mediciones, es necesario medir el ruido de fondo, el cual dará un
parámetro de nivel, en este caso los mayores niveles se presentan en las
frecuencias bajas con un realce de 39.5 dB a 50 Hz, como era de esperarse.
Estas frecuencias no afectaran las mediciones realizadas ya que los niveles y la
frecuencia que se utilizara están por encima de este rango dinámico 5000 Hz.
- 43 -
3.1 PRIMERA MEDICIÓN
SONÓMETRO: Tweeter Delantero izquierdo
A : 92.9 dB
Lin : 92.2 dB
Gráfica No. 21
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero izquierdo
Gráfica No. 22
- 44 -
La ubicación de este Tweeter, como se puede apreciar en la foto (Gráfica No. 21),
esta ubicado en la parte delantera izquierda en los canales de aireación del
vehiculo, cerca de ventana delantera (panorámico) y al frente del conductor. Las
mediciones realizadas por medio del sonómetro (Gráfica No.21) y la cabeza
binaural (Gráfica No. 22)
al interior del vehiculo permite apreciar el análisis
espectral que en este caso muestra que para una frecuencia de 5000 Hz el nivel
de presión sonora (SPL) es de 92.2 dB, En ponderación A el SPL es de 92.9 dBA,
y en ponderación lineal el SPL es de 92.2 dB (Gráfica No.21).
En las mediciones con la cabeza binaural se puede apreciar la cantidad de
energía que llega con mayor intensidad al oído izquierdo en comparación con el
iodo derecho, esto se puede apreciar por que la onda directa afecta con mayor
calidad de nivel, más la primera reflexión que se daría por el vidrio lateral
izquierdo, mientras el oído derecho obtiene un menor nivel de presión sonora ya
que solo recibe la onda incidente.
3.2 SEGUNDA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter Delantero derecho
A : 91.9 dB
Lin : 91.2 dB
Gráfica No. 23
- 45 -
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter Delantero derecho
Gráfica No. 24
La grafica No. 23 Muestra que la frecuencia se mantiene en 5000 Hz, pero el nivel
de presión sonora (SPL) a disminuido, debido a una pequeña cancelación de fase
en el pico de la misma frecuencia. Adicional a esto son notables las frecuencias
posteriores a la de 5000Hz que han aumentado de presión debido a la sumatoria y
correlación que existe entre ellas.
En la medición con cabeza binaural (Gráfica No. 24) indica que el sonido incidente
y reflejado es de similar nivel (Gráfica No. 24), esto indica que la posición
molestara de igual manera al ladrón.
- 46 -
3.3TERCERA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter lateral izquierdo
A : 97.8 dB
Lin: 97.2 dB
Gráfica No. 25
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter lateral izquierdo
Gráfica No. 26
- 47 -
En la medición de el Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter lateral izquierdo, se
puede apreciar que la frecuencia de 5000 Hz se mantiene constante y tiene un
gran aumento aproximadamente de 6 dB, seguramente debido a que los
dispositivos están ubicados lo suficientemente cerca de la posición del conductor,
lo cual implica un mayor (SPL) en el interior. Los resultados en la medición de la
cabeza binaural se pude apreciar el nivel que se maneja hacia cada uno de los
oídos es muy parejo con un muy buen nivel, lo cual indica que hay una buena
dispersión sonora al interior del vehiculo.
3.4 CUARTA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter lateral derecho.
A : 97.6 dB
Lin: 96.9 dB
Gráfica No. 27
- 48 -
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero izquierdo y Tweeter lateral derecho.
Gráfica No. 28
Los resultados de esta medición son muy similares a la interior, ya que manejan
un (SPL) muy similar, con una frecuencia de 5000 Hz y en ponderación A, no varia
mucho los resultados obtenidos, teniendo en cuenta que los twiters están ubicados
en ambos costados en la parte delantera izquierda y el la parte lateral derecha,
pero en los resultados obtenidos por la cabeza binaural se pude apreciar un leve
aumento en el oído derecho, esto indica que el sonido directo por parte de twiter
lateral derecho es un poco mas fuerte para este oído.
- 49 -
3.5 QUINTA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Delantero derecho
A : 94.0 dB
Lin: 93.2 dB
Gráfica No. 29
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero derecho
Gráfica No. 30
- 50 -
Teniendo en cuanta los resultados obtenidos por cada uno de los métodos de
medición, en la ubicación de este Tweeter delantero derecho, como se puede
apreciar en la grafica, el resultado obtenido en frecuencia no varia 5000 Hz, pero
si disminuye su (SPL), ya que es uno solo y no genera mayor nivel 93 dB, pero en
el análisis de la cabeza binaurual se puede ver notablemente que hay una buena
dispersión sonora ya que tanto en el oído derecho , como en el oído izquierdo
gracias a la reflexión producida por la ventana izquierda del vehiculo ,por lo tanto
se ve un nivel similar en cada canal.
3.6 SEXTA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Delantero derecho y lateral izquierdo
A : 95.1 dB
Lin: 94.3 dB
Gráfica No. 31
- 51 -
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero derecho y lateral izquierdo
Gráfica No. 32
Para esta medición los twiters están ubicados en la parte delantera derecha y en
la parte lateral izquierda como se puede apreciar en (Gráfica No. 31) el resto de
las
anteriores
mediciones
la
frecuencia
no
varia,
pero
tampoco
varia
considerablemente, pero se puede determinar por medio de las graficas de la
cabeza binaural que el sonido que proviene de el twiter lateral izquierdo contiene
un nivel un poco mayor. El nivel que se maneja al interior del vehículos para la
frecuencia de 5000 Hz es de 93.9, en ponderación A es 95.1 y en ponderación
lineal es. 94.3
- 52 -
3.7 SEPTIMA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Delantero derecho y lateral derecho
A : 100.4 dB
Lin: 99.5 dB
Gráfica No. 33
CABEZA BINAURAL: Tweeter Delantero derecho y lateral derecho
Gráfica No. 34
- 53 -
En esta medición se puede apreciar que los niveles en 5000 Hz aumentaron
considerablemente 99.3 dB, teniendo en cuenta que los twiters están ubicados
totalmente en la parte delantera derecha y en la parte lateral derecha, en
comparación con la medición anterior
hubo un aumento de 5.4 dB, en
ponderación A es 100.4 dB y en ponderación lineal es de 99.5 dB.
La dispersión sonora de hacia el interior del vehiculo es muy similar en ambos
canales de audición, aumenta solo un poco en el canal derecho.
También se puede ver que el que el tono empieza en 4K hasta 6k con su máximo
nivel en 5000 Hz.
3.8 OCTAVA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter Lateral izquierdo
A : 88.3 dB
Lin : 87.3 dB
Gráfica No. 35
- 54 -
CABEZA BINAURAL Tweeter Lateral izquierdo
Gráfica No. 36
En los datos arrojados por las mediciones realizadas de este tweeter en esta
posición Lateral izquierda podemos ver notablemente que la frecuencia cae a
4000 Hz (grafica) debido a la ubicación del tweeter por detrás del sonómetro,
donde el choque de la primera onda llega a el apoya cabezas del conductor el cual
tiene un coeficiente de absorción de 0.73 en 4000 Hz con una tendencia de una
absorción mayor a altas frecuencias donde se ve reflejado en la grafica con los
tweeter ubicados en los párales laterales del vehiculo.
En la grafica… de cabeza binaural se aprecia también que el lado izquierdo esta
soportando mayor nivel de presión sonora (spl), pero aun así es muy bajo porque
se encuentra a 87.2 dB a los 4000 Hz.
- 55 -
3.9 NOVENA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter lateral izquierdo y Tweeter lateral derecho
A : 89.8 dB
Lin : 88.9 dB
Gráfica No. 37
CABEZA BINAURAL: Tweeter lateral izquierdo y Tweeter lateral derecho
Gráfica No. 38
- 56 -
La grafica No. 37 Muestra que se mantiene la frecuencia de 4000 Hz, lo cual
confirma que hay absorción, por la ubicación de los tweeter en la parte lateral del
vehiculo además el nivel de presión sonora aumenta en comparación a la octava
medición pero no es suficiente para causar molestia para alejar pronto ala ladrón.
La medición con cabeza binaural muestra el mismo nivel en ambos lados pero no
garantiza que el perturbador funcione como se necesita.
3.10 DECIMA MEDICION
SONÓMETRO: Tweeter lateral derecho
A : 81.2 dB
Lin: 80.3 dB
Gráfica No. 39
- 57 -
CABEZA BINAURAL: Tweeter lateral derecho
Gráfica No. 40
Esta grafica muestra los mismos resultados de el análisis anterior, por absorción la
frecuencia de 5000 Hz baja su nivel de presión sonora (spl) y se realza la de 4000
Hz con un SPL de 80.2 dB lo cual indica que hay absorción por parte de los apoya
cabezas y resultando no viable para la realización del perturbador.
En el análisis de la cabeza binaural es referencia con mayor nivel de presión el
lado derecho, pero insatisfactorio para los resultados esperados.
- 58 -
3.11 ONCEAVA MEDICION
SONÓMETRO: todos los Tweeter
A: 101.4 dB
Lin:100.7 dB
Gráfica No. 41
CABEZA BINAURAL: todos los Tweeter
Gráfica No. 42
- 59 -
Las graficas muestran los niveles máximos de presión sonora la cual indica 101.4
dBA dentro del vehiculo, la cual es la máxima potencia alcanzada y optimizar el
objetivo propuesto.
En la grafica 42 de cabeza binaural, podemos observar la diferencia de presión
sonora que llega a los oídos y tenemos variación de presión entre el oído izquierdo
y el derecho; el oído izquierdo presenta cancelaciones de fase por las reflexiones
que se reciben de la ventana lateral y el sonido directo del tweeter lateral
izquierdo.
El lado derecho muestra una constante en la onda, con alguna variación pequeña,
pero no por cancelación ya que la onda continúa su constante.
4.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACION
Este proyecto se enfoca en ser empírico analítico, ya que no existen alarmas con
perturbadores en el interior de los vehículos, además se utilizara una frecuencia
específica, se analizara la ubicación apropiada del dispositivo para su mejor
eficacia.
4.2 LINEA DE INVESTIGACION DE USB / SUB-LINEA DE FACULTAD / CAMPO
TEMATICO DEL PROGRAMA
4.2.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
Tecnologías actuales y sociedad:
En esta línea de investigación permitirá usar una nueva tecnología al interior del
- 60 -
vehiculo con capacidad de dispersar o ahuyentar a quien intente tomarlo de
manera forzosa o por hurto.
La sociedad en general será beneficiada ya que se pretende disminuir el hurto,
teniendo seguridad para recuperar un bien que implica dinero en la sociedad.
4.2.2 SUBLINEAS DE INVESTIGACIÓN
Instrumentación y Control de Procesos:
Se manipularan equipos para el dispositivo a instalar en vehiculo los cuales
manejaran: rango de frecuencia, amplitud, presión sonora y controlador electrónico
los cuales deben estar sincronizados para su debida función, es decir, el control
del proceso
4.2.3 CAMPO TEMÁTICO
Diseño de Sistemas de Sonido:
Se implementara un dispositivo para evitar el robo vehicular el cual es un sistema
de sonido que perturbe a quien trate de hurtar el vehiculo afectando parcialmente
sus funciones psicoacústicas.
4.3 HIPOTESIS
Por medio de la utilización de frecuencias altas audibles se puede perturbar el
oído de un ser humano en un corto tiempo, dicha perturbación puede generar
- 61 -
algunos problemas, desde una simple molestia, dolor de cabeza, o en una mayor
proporción la perdida total del oído.
El perturbador de alta frecuencia no es perjudicial para la salud, en exposiciones
de corto tiempo.
Si se diseña un perturbador que afecten los oídos, se puede llegar a niveles de
molestia que obligara a alejarse a la persona del interior del vehiculo.
4.4 VARIABLES
4.4.1 Variables independientes
•
transductor
•
Cantidad de material absorbente en el interior del vehiculo
•
Facilidad de instalación en el vehiculo
4.4.2 Variables dependientes
•
Cantidad de hurtos realizados en bogota
•
Frecuencia tomada para el desarrollo
- 62 -
5. DESARROLLO INGENIERIL
El desarrollo de este proyecto, fue basado en la implementación de un arma no
letal (LRAD ver grafica No. 1) en Estados Unidos, la cual genera 150 dB a un
metro y es usada para dispersión de gente en manifestaciones y para seguridad
en los barcos cruceros.
Partiendo de esta idea, como ingenieros se pensó en crear un dispositivo de
seguridad para evitar el robo de vehículos. No solo era crear un dispositivo que no
existe en el mercado, sino también, crear una solución a una necesidad existente
ante los altos niveles de robo de vehículos principalmente en Bogotá y el resto del
país.
La idea era ubicar el dispositivo de alta frecuencia dentro del vehículo, reiterando
que de acuerdo a las investigaciones realizadas no existe este tipo de dispositivos
al interior de vehículos hasta ahora comprobado. La intención del dispositivo es
ahuyentar al ladrón del interior del vehículo, por medio de un perturbador
electrónico que emite una frecuencia alta y de gran intensidad 100 dB a través de
transductores electroacústicos que por sus dimensiones fueran muy fácil ubicarlos
sin dañar las partes ya ensambladas internamente, para hacer que el ladrón se
retire del vehículo.
Este perturbador, no pretende remplazar un alarma convencional, su función es
complementar los diferentes parámetros ya existentes de seguridad que maneja
un automóvil.
- 63 -
Para la creación del perturbador, fue necesario utilizar implementos electrónicos y
electroacústicos, que de una manera organizada, darían el resultado a lo que se
pretendía.
TEMPORIZADOR
LM 555
1
2
3
4
5
6
7
8
9
X
0
#
PAD NUMERICO
MATRICIAL
SWITCH
MANEJO DE
POTENCIA
DARLINTON
MICROCONTROLADOR
16F877
CEREBRO
TWITERS
Dispositivo
- anticorto
+
+
12 V
BATERIA
CARRO
12 V
BATERIA
DE
RESPALDO
REGULADOR
DE VOLTAJE
L 7805
Gráfica No. 43
El diagrama de bloque (Gráfica No. 43), muestra los distintos componentes
electrónicos los cuales están organizados de la siguiente manera:
- 64 -
El microcontrolador 16F877/ A, que es el cerebro de todo el perturbador, recibe y
envía información de todos los demás componentes, el toma la información de el
switch de encendido del vehiculo, el cual le informa que ha ingresado alguien al
interior y lo a prendido, el microcontrolador envía información al temporizador para
que espere 12 segundos, si durante este tiempo el microcontrolador no recibe una
clave que se le indicará desde el pad numérico, el perturbador se disparara es
decir los tweeters se accionaran generando 100.3 dB a una frecuencia de 5000 Hz
con tiempo indefinido, hasta que se le indique la clave correcta.
Si por el contrario la clave es indicada durante el tiempo de espera
correspondiente a 12 segundos, el microcontrolador verificara la clave y
desactivara el perturbador hasta que sea apagado nuevamente el vehiculo, para
iniciar nuevamente el proceso de activación.
El sistema de alimentación de voltaje inicia con la batería del carro, la cual estará
conectada a una batería auxiliar o de respaldo en caso de daño o corto de la
batería principal, esta tendrá un dispositivo de seguridad por medio de diodos que
evitara que nuestro perturbador lo dañe cualquier cambio de voltaje.
Los tweeters se ubicaran de acuerdo a las sugeridas en las mediciones realizadas,
los cuales por la dimensión que tienen (ver gráfica 16), eran fáciles de ubicar
dentro del vehiculo y no serian asequibles para ninguna persona que pretenda
sabotearlos, si por el contrario esta persona alcanza a dañar alguno de los twiters
los demás quedaran funcionando de manera independiente.
Al no encontrar ninguna norma de medición dentro de vehículos para este tipo de
dispositivos, fue necesario tomar los conocimientos adquiridos a lo largo de la
carrera para implementar la medición.
- 65 -
Se tomaron el sonómetro y la cabeza binaural y se ubicaron en el asiento
delantero donde se hace el conductor, allí se midió con un metro a la altura de los
oídos, donde se colocaron los instrumentos de medición ubicados a esta altura y
se hicieron las pruebas. Este lugar fue seleccionado para colocar la
instrumentación ya que allí es donde se ubicara el ladrón para tratar de cometer su
delito, teniendo en cuenta que los twiters están ubicados en diferentes partes del
vehículo, en este caso son cuatro posiciones diferentes dos al frente dentro los
ductos de ventilación:
Gráfica No. 44
Gráfica No. 45
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Delantero izquierdo y delantero derecho (ver gráfica No. 44, 45), y otros dos lateral
izquierdo (ver gráfica No. 46)
Grafica No. 46
Grafica No. 47
y lateral derecho (ver gráfica No. 47), ubicados en la parte superior de los párales
laterales. Estos tweeters fueron colocados en estos lugares para poder ocultar
estos dispositivos fácilmente y poder perturbar al ladrón sin que descubran su
ubicación.
Para ver la efectividad de la ubicación de cada una de las combinaciones de los
twiters se realizaron las pruebas en donde primero se midió con el sonómetro
marca SVANTEK 943 (gráfica No. 48) montado sobre un trípode, a la altura de los
oídos (75cm), que es la medida de una persona promedio, sentada, estas
mediciones también se hicieron con cabeza binaural la cual posee micrófonos
para medición AKG c-480b con respuesta plana (gráfica No. 50, 51), pero la
adaptación dentro de el vehiculo fue complicada ya que la cabeza que nos ofrece
la Universidad, no posee una base la cual pueda tomar distintas medidas, como
- 67 -
altura o adoptar otra posición diferente a la vertical. Diseñamos una forma de
adaptarla con un trípode para que estuviera a la altura que se necesitaba.
Gráfica No. 48
Gráfica No 49
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Gráfica No. 50
Gráfica No. 51
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Estas mediciones arrojaron un resultado satisfactorio para nosotros (ver grafica
No. 41), la ubicación y la cantidad de twiters, estaban cumpliendo con nuestros
objetivos para ahuyentar al ladrón.
Con dos twiters también era posible llegar a un nivel de presión sonora (SPL) lo
suficiente mente alto para perturbar (ver grafica No.33) a quien ingrese al vehiculo
para robarlo, se lograron 100.3 dBA en el interior del vehiculo; pero por motivos de
limitación para nuestra alarma, pensamos que si algún ladrón ingresa
acompañado de alguien o solicita ayuda de una segunda persona, es posible que
esta segunda con sus manos o con otro tipo de objetos tape los orificios de salida
de los tweeters, dificultando la efectividad del perturbador. Por lo tanto se decidió
instalar en el interior del vehiculo los cuatro twiters en las posiciones ya
mencionadas
imposibilitando de alguna manera esta operación y dar mayor
efectividad a nuestro perturbador de alta frecuencia.
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6. GASTOS Y PRESUPUESTO
Los gastos que se obtuvieron por el diseño e implementación del perturbador
están representados en la siguiente tabla:
PIC 16F877
$ 17,000
SWITCH CARRO
$ 60,000
BATERIA 12 V
$ 20,000
MATERIALES RESISTENCIAS CONDENSADORES Y
$ 10,000
OTROS
PAD NUMERICO MATRICIAL
$ 10,000
TWEETERS
$ 15,000
BAQUELA
$ 90,000
INSTALACION DENTRO DEL VEHICULO
$ 60,000
PAPELERIA
$ 40,000
TRANSPORTE
$ 20,000
TOTAL
$ 342,000
TABLA No. 2 gastos de para construcción del perturbador
En esta tabla se aprecian los costos de los implementos para la construcción del
perturbador, en ella se muestran los materiales que se usaron, el costo de la
instalación, cabe anotar que por motivos de implementación y costos, el montaje
se realizo en un solo vehiculo; también se aprecia el costo de papelería,
transporte, etc.
Los gastos no son muy elevados para el resultado que se obtiene y el beneficio
que le aportara a la sociedad Colombiana, ya que si se miran desde el punto de
vista objetivo, tiene satisfacción para el cliente o quien la quiera adquirir.
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CONCLUSIONES
•
El nivel de presión sonora (SPL) es satisfactorio con cuatro tweeters para
llegar a un nivel de 100.3 dB a 5000 Hz.
•
En la medición con dos tweeters, el mayor nivel de SPL es de 99.3 dB a
5000 Hz, Delantero derecho y lateral derecho (Ver graficas No 33 y 34),
pero no es efectivo, ya que si el ladrón llega estar acompañado de otra
persona esta segunda puede ubicar y taponar de alguna manera los
tweeters haciendo que el perturbador no cumpla su objetivo.
•
Según la ubicación de los de los cuatro tweeters, es muy difícil percibir de
que lugar esta saliendo este ruido, ya que el nivel mostrado en los canales
de la medición con la cabeza binaural izquierdo y derecho muestra un nivel
de entada con una misma amplitud. (ver grafica 42), además, el diagrama
polar (ver grafica 18) indica que su radiación no es direccional, lo cual
indica que la dispersión se hace para todos los lados de la cabina del
vehiculo.
•
En las mediciones realizadas dentro del vehiculo, se puede aclarar que los
niveles de SPL no tienen una gran diferencia en decibeles, de un automóvil
a otro, ya que en algunos vehículos se pueden encontrar volúmenes mas
grandes o mas pequeños, también diferencias en el material al interior del
mismo (cuero, pana, combinaciones de cuero y pana etc.…) lo cual indica
que siempre se puede manejar un nivel lo suficientemente fuerte para poder
perturbar al individuo.
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RECOMENDACIONES
•
Ingresar la clave antes de transcurridos 12 segundos.
•
No permanecer dentro del vehículo con el perturbador funcionando, ya que
pude presentar grandes consecuencias para los oídos.
•
Realizar las mediciones al interior de los vehículos según lo explicado en el
desarrollo ingenieríl (ver graficas No 48 a 51).
•
Para un posterior avance en el perturbador es recomendable agregar
nuevas funciones como por ejemplo: (apagar el carro al activar la alarma,
bloquear los vidrios según el modelo, cambio de clave por parte del usuario
etc.).
•
investigar sobre las aplicaciones de las diferentes frecuencias, tanto altas
como bajas, para dar solución a problemas, en este caso seguridad
vehicular.
- 73 -
BIBLIOGRAFIA
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www.shellsec.net/
•
www.ruidos.org
•
www.otorrinoweb.com
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www.eumus.edu.uy
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www.atcsd.com/company.html
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www.ruidos.org/Referencias/Ruido_efectos.html
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www.icop.com.ar/iorlsf/proteccion.html
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www.eie.fceia.unr.edu.ar/~acustica/comite/niveles.html
•
www.wikipedia.com
•
www.iasca.com
•
www.mause.cl
•
Javier Martínez Maya -La música y el Arte de la grabación. Editorial Nomos
S.A.
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GLOSARIO
Alarma: es un elemento de seguridad pasiva. Esto significa que no evitan una
intrusión, pero sí son capaces de advertir de ella, cumpliendo así, una función
disuasoria frente a posibles intrusos. Además de reducir el tiempo de ejecución de
la acción, reduciendo así las perdidas.
Audio frecuencias: No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el
oído. Éste es sensible únicamente a aquellas ondas cuya frecuencia está
comprendida entre los 20 y los 20.000 Hz. Esta respuesta en frecuencia del oído
humano es lo que se conoce como audiofrecuencias.
Batería: Se llama batería eléctrica, acumulador eléctrico o acumulador, a un
dispositivo que almacena energía eléctrica por procedimientos electroquímicos y
que la devuelve posteriormente casi en su totalidad. Este ciclo puede repetirse
determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario, es
decir, de un generador que no puede funcionar a no ser que se le haya
suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de
carga.
Cable: Los cables cuyo propósito es conducir electricidad se fabrican
generalmente de cobre, aunque también se utiliza el aluminio, y suelen estar
rodeados de un material aislante con el propósito de proteger el material y evitar el
riesgo de electrocución.
Condensador: veces denominado incorrectamente con el anglicismo capacitor, es
un dispositivo formado por dos conductores o armaduras, generalmente en forma
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de placas o láminas separados por un material dieléctrico, que, sometidos a una
diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica.
Compilar: El programa escrito en un lenguaje de programación (comprensible por
el ser humano, aunque se suelen corresponder con lenguajes formales descritos
por gramáticas independientes del contexto) no es inmediatamente ejecutado en
una computadora. La opción más común es compilar el programa, aunque
también puede ser ejecutado mediante un intérprete informático
El código fuente del programa se debe someter a un proceso de transformación
para convertirse en lenguaje máquina, interpretable por el procesador. A este
proceso se le llama compilación.
A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad o
capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F),
siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus
armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1
culombio.
Curvas Isofonicas: son curvas de igual sonoridad. Estas curvas calculan la
relación existente entre la frecuencia y la intensidad(en decibelios) de dos sonidos
para que éstos sean percibidos como igual de fuertes, con lo que todos los puntos
sobre una misma curva isofónica tienen la misma sonoridad.
Así, si 0 fon corresponden a una sonoridad con una intensidad de 0 dB con una
frecuencia de 1 kHz, también una sonoridad de 0 fon podría corresponder a una
sonoridad con una intensidad de 60 dB con una frecuencia de 70 Hz.
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Diodo: Es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única
dirección. Otro uso que tiene el diodo es como fusible, puesto que cuando llega
una descarga el diodo no deja pasar la corriente y no se dañan los aparatos
electricos,es por eso que casi todos los aparatos lo tienen con ese fin. De forma
simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por
debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no
conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequeña
resistencia eléctrica.
Frecuencia: es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier
fenómeno o suceso periódico en una unidad de tiempo.
Frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda (ver
gráfico 1 y 2), a mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. La
frecuencia f es igual a la velocidad v de la onda divido por la longitud de onda λ
(lambda):
En el caso especial de ondas electromagnéticas en el vacío, luego v = c, donde c
es la velocidad de la luz en el vacío, esto se expresa:
Cuando las ondas viajan en otro medio como por ejemplo por agua, la frecuencia
actua de la misma manera, sólo cambia su longitud de onda y la velocidad.
- 77 -
Microcontrolador: Es un microprocesador optimizado para ser utilizado para
controlar equipos electrónicos. Los microcontroladores representan la inmensa
mayoría de los chips de ordenadores vendidos, sobre un 50% son controladores
"simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se
pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (vd. está
usando uno para leer esto), usted tiene probablemente distribuido entre los
eletrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden
encontrarse en casi cualquier dispositivo eléctrico como automóviles, lavadoras,
hornos microondas, teléfonos, etc...
Nivel de Presión Sonora: Determina la intensidad del sonido que genera una
presión sonora instantánea (es decir, del sonido que alcanza a una persona en un
momento dado) y varía entre 0 dB umbral de audición y 120 dB umbral de dolor.
Para medir el nivel de presión sonora no se suele utilizar el Pascal, por el amplio
margen que hay entre la sonoridad más intensa y la más débil(entre 20 Pa y 20
microPa).
Normalmente se adopta una escala logarítmica y se utiliza como unidad el
decibelio. Como el decibelio es adimensional y relativo, para medir valores
absolutos se necesita especificar a que unidades está referida. En el caso del nivel
de presión sonora
el dBSPL toma como unidad de referencia 1 microbar.
Precisamente, las siglas las SLP hacen referencia al nivel de presión sonora (S P
L).
Para medir el nivel de presión sonora se utiliza la fórmula:
= dBSPL.
- 78 -
en donde
•
P1 es la presión sonora instantánea.
•
P0 es la presión de referencia y se toma como referencia la presión sonora
en el umbral de audición, que son 20 microPa.
•
log es un logaritmo decimal (en base 10, de ahí, decibelio)
Es decir, el nivel de presión acústica se expresa como 20 veces el logaritmo
decimal de la relación entre una presión acústica y una de presión de referencia
determinada.
Perturbador: En Telecomunicación, un perturbador, también denominado
inhibidor es un Dispositivo electrónico que impide o dificulta las transmisiones
radioeléctricas en un determinado rango de frecuencias mediante la emisión de
una señal de mayor potencia que la del emisor que quiere transmitir.
Se compone básicamente de un generador de señal y un transmisor. El primero
genera una señal que es enviada a través del segundo con una potencia
determinada según la necesidad. Esta señal carece de información útil,
unicamente es una señal generada por un oscilador o generador de onda. Esta, al
emitirse con mayor potencia que los sistemas de transmisión a interferir, las
suprime, evitando que emisor y receptor establezcan la comunicación.
Se utiliza principalmente por motivos de seguridad o con intenciones de sabotaje:
•
Vehículos.
En la mayor parte de los vehículos oficiales o con riesgo de ataques tanto
terroristas como de fuerzas atacantes, vienen incorporados perturbadores de
señal que interfieren sobre las frecuencias más habituales para el uso en
- 79 -
activación de explosivos a distancia. Dependiendo del nivel de seguridad
requerido el sistema interferirá en mayor o menor grado sobre las transmisiones
que rodean a vehículo.
Programación: Es la creación de un programa de computadora, un conjunto
concreto de instrucciones que una computadora puede ejecutar. El programa se
escribe en un lenguaje de programación, aunque también se pueda escribir
directamente en lenguaje de máquina, con cierta dificultad. Un programa se puede
dividir en diversas partes, que pueden estar escritas en lenguajes distintos.
Protoboard: es una pequeña tabla con muchos agujeros diseñada para construir
circuitos eléctricos. Estas tablas están normalmente numeradas en los lados para
facilitar la colocación de los componentes. Algunas tablas tienen ranuras en cada
lado permitiéndote conectar varias de ellas juntas. Las tablas están revestidas con
un conductor a lo largo de la parte inferior en filas y columnas para permitir el flujo
de corriente de una manera específica.
Resistencia: Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al
componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica
determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos, como en las
planchas, calentadores, etc., las resistencias se emplean para producir calor
aprovechando el Efecto Joule. Es frecuente utilizar la palabra resistor como
sinónimo de resistencia.
La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima
potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar
visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación.
Transistor: es la contracción de transfer resistor, es decir, de resistencia de
transferencia. El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que se
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utiliza como amplificador o conmutador electrónico (llave electrónica).El transistor
se utiliza, por tanto, como amplificador, como oscilador, como rectificador y como
conmutador on-off. Es un componente clave en nuestra civilización ya que toda la
electrónica moderna los utiliza en: circuitos integrados, microprocesadores,
controladores de motores eléctricos de corriente continua y de pasos y
actualmente están integrados a todos los dispositivos electrónicos de utilización
diaria: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de
microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración,
alarmas, relojes de cuarzo, calculadoras, impresoras, lámparas de iluminación
fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos.
Tweeter: Transductor electroacústico diseñado para la reproducción específica de
sonidos correspondientes a las más altas frecuencias (aproximadamente, las tres
últimas octavas del total de diez) del rango de audiofrecuencia.
Dada la corta longitud de onda que caracterizan las ondas acústicas que producen
estos transductores (entre 2 y 14 cm. en el aire a temperatura ambiente), la
difracción es pequeña y, por tanto, la direccionalidad grande. El sonido emitido por
estos dispositivos son los más fáciles de localizar.
Dado que el oído humano pierde con la edad la capacidad para percibir las
frecuencias más altas, se trata de un transductor que sólo pueden escuchar, en la
última mitad de la última octava, individuos jóvenes con oídos sanos.
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ANEXOS
ANEXO No1. Tabla de SPL para el uso de frecuencias.
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ANEXO No.2
Rango de Nivel de Presión Sonora de percepción audible
Niveles esperables
Presión Sonora
Nivel de Presión Sonora
Umbral de dolor
Límite de
audibilidad
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