JOURNAL BOLIVIANO DE CIENCIAS – Vol. 20 – Número 56
ISSN Digital: 2075-8944 ISSN Impreso: 2075-8936
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Citar como: Jaldin Corrales,
W., & Pacocillo Casa, J. K.
(2024). Prototipo del Sistema de
Llamada Selectiva (SELCAL.
Journal Boliviano De Ciencias,
20(56). 94-110 https://doi.
org/10.52428/20758944.
v20i56.1170
Revisado: 30/07/2024
Aceptado: 11/12/2024
Publicado: 30/12/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Ramos Pacheco,
R. B., Crespo Vargas, J.,
& Carrillo Mendoza. Esta
obra está bajo una licencia
internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Tipo de artículo: Ingeniería Aplicada
Prototipo del Sistema de Llamada Selectiva (SELCAL)
Prototype of the Selective Calling System (SELCAL)
William Jaldin Corrales Joel Kevin Pacocillo Casa2
1. Docente.Universidad Privada del Valle.Cochabamba. Bolivia.
wjaldinc@univalle.edu
2. Estudiante.Universidad Privada del Valle.Cochabamba. Bolivia.
pcj0026380@est.univalle.edu
RESUMEN
En el presente trabajo se realizó el modelamiento de hardware del sistema
de comunicación SELCAL correspondiente al ATA 23 del sistema de
comunicaciones, presente en todas las aeronaves. Este sistema tiene como
propósito discriminar las llamadas realizadas desde un SELCAL de tierra
bits compuesta por 4 caracteres únicos para cada aeronave. Si la llamada es
en la aeronave debe coincidir con el código marcado en la estación terrestre,
emitiendo una alerta audible y visible para la tripulación.
Para el desarrollo del prototipo, se utilizó la plataforma open hardware ESP32,
para el emisor en la estación de tierra y una interfaz de hardware con LEDs
se implementó un transmisor en tierra y un sistema de recepción SELCAL a
la interacción de múltiples sistemas SELCAL en aire. Sin embargo, el prototipo
abarca solo el primer código alfanumérico de los cuatro que conforman el código
convencional de una aeronave comercial.
El prototipo ha permitido modelar la estructura básica del sistema SELCAL, y se
destacó que el uso del ESP32 es adecuado para este tipo de aplicaciones, gracias
ESP32 mediante el puerto serial facilita la interacción directa con el hardware,
que se pueden manejar, este modelo cumple una función educativa, ofreciendo
una plataforma que permite a los estudiantes interactuar con tecnología actual,
abriendo así oportunidades para futuras investigaciones y mejoras en los sistemas
de comunicación aeronáutica.
Palabras clave: SELCAL, Prototipo, ESP32, Comunicaciones, Aeronaves
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ABSTRACT
In this work, the hardware modeling of the SELCAL communication system
corresponding to ATA 23 of an aircraft communications system, which is present
in all aircraft, was carried out. This system aims to discriminate calls made from
a ground SELCAL through radio frequency signals, using a 16-bit binary code
marked on the ground station, triggering an audible and visible alert for the crew.
graphical software interfac
emitter at the ground station, and a hardware interface with LEDs and dip-switches
and a SELCAL reception system onboard the aircraft were implemented, with an
of the four that make up the conventional code of a commercial aircraft.
The prototype has allowed the modeling of the basic structure of the SELCAL
system, and it was highlighted that the use of the ESP32 is suitable for this type
of application, due to its extensive wireless capabilities. The connection between
of codes that can be handled, this model serves an educational function, providing
a platform that allows students to interact with current technology, thus opening
opportunities for future research and improvements in aircraft communication
systems.
Keywords: SELCAL, Prototype, ESP32, Communication, Aircraft
1. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo describe la implementación de un módulo didáctico y
experimental basado en un prototipo funcional de SELCAL. Este prototipo ha sido
desarrollado para permitir a los estudiantes experimentar y comprender de manera
práctica el funcionamiento del sistema, favoreciendo el desarrollo de habilidades
controlado.
Por lo cual es necesario aclarar que el proceso de crear una muestra o modelo inicial
de un producto para probar un concepto o proceso se conoce como prototipado
(Teel, 2023).
La importancia de desarrollar prototipos es grande, Barriga J. (2021) indica lo
siguiente al respecto:
"Cuando queremos prototipar debemos pensar en el concepto de iterar;
errores, y como el error en este caso no es algo negativo, sino que es una
oportunidad de mejoramiento, de esta manera estamos probando nuestro
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mediante radio (Gómez, V, 2009).
Modelar este sistema conllevó un conjunto de retos. Para este propósito, fue
necesario cumplir con una serie de tareas:
• El análisis de la estructura del sistema a modelar.
•
•
• El desarrollo de interfaces de usuario para cada terminal.
1.1 SELCAL
De acuerdo a Gomez, V, (2009), SELCAL fue concebido por la necesidad de
la desventaja que los sonidos de estática son muy fuertes. Motivo que llevó a las
tripulaciones a tener el radio sin volumen. Para que una emisión desde Centro
de control operacional pueda ser oído, ARINC (Aeronautical Radio Incorporated)
diseñó un sistema que alerta a la tripulación pueda comunicarse con los operarios
en tierra.
en cabina como un par de pulsos sonoros que combinan dos frecuencias no
Figura N°1.
La aeronave cuenta con un botón que apaga la alerta, entonces la tripulación está
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Figura N°2.
El conjunto de señales se basa en 16 tonos diferentes entre sí, que son representados
con las letras y frecuencias mostradas en la Tabla N°1. Y la asignación de código
a cada unidad consta de una agrupación de cuatro términos, por ejemplo “AB-
CD”. Cada término puede ser convertido en el sistema binario (Tabla N°2). Este
sistema de numeración permite interactuar con un Módulo de Programación de
bits conforman una letra en el sistema binario.
Tabla N°1.
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Tabla N°2. Conversión de letras SELCAL a código binario
Figura N°3.
Las asignaciones de códigos SELCAL tienen reglas que se siguen para asegurar
que los sistemas de radio sean consistentes en su uso. En primer lugar, un carácter
nunca puede repetirse, es decir, un código no puede usar la ‘A’ dos veces. En
segundo lugar, el primer carácter de cada par debe mostrarse con el carácter
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2. METODOLOGÍA
Para lograr el diseño, la elección de la interfaz que realiza esta transmisión fue
vital. En principio, se consideró la utilización de una placa Arduino Uno con un
dicho módulo es un perfecto modelo a escala. Sin embargo, de acuerdo con las
envío de comandos simples. Por lo tanto, se optó por la placa ESP-32, que tiene la
documentación vigente de Espressif (2023), el fabricante de la placa, esta cuenta
con una amplia capacidad para aplicaciones tanto domésticas como industriales,
lo que la convierte en una opción adecuada para el proyecto debido a su óptima
capacidad de envío y recepción de datos.
Dentro del código fuente, se insertó una librería para cumplir con la función de
envío de datos. ESP-NOW es un tipo de protocolo o librería de comunicación
encapsular y enviar datos a uno o más receptores a través de una dirección MAC
de estas direcciones se realiza mediante un programa que se compila en cada chip
ESP-32, mostrando cada dirección en el monitor serial del software Arduino IDE.
Una guía detallada sobre este proceso se encuentra en el portal web de Random
Nerd Tutorials (2020).
delimitan los siguientes aspectos:
•
•
medios: Leds representativos de los bits del término y el Monitor Serial del
IDE de Arduino.
Considerando los medios y herramientas descritas anteriormente, se establecieron
estación a bordo (SELCAL).
SELCAL o elegir una aeronave con la que desea comunicarse. La estación de
tierra interpreta la solicitud y realiza una transmisión que es recibida por todas las
estaciones en aire disponibles. Solo una de estas estaciones, cuyo código coincide
con el marcado en tierra, emite la alerta de llamada.
“Es un marco de interfaz de usuario para compilar aplicaciones de
escritorio de Windows. Proporciona una de las formas más productivas
de crear aplicaciones de escritorio basadas en el diseñador visual
proporcionado en Visual Studio” (Microsoft, 2023)
También es posible realizar marcaciones manuales.
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Figura N°4.
El enlace con el hardware ESP32 de la estación tierra se logró mediante el Puerto
Serial. Microsoft Visual Studio permite insertar una lista con la posibilidad de
mostrar y seleccionar cualquier puerto disponible. Con el puerto conectado, se
permite seleccionar cada letra sin la necesidad de conocer su notación binaria.
Al presionar el botón “Call”, la interfaz envía el primer carácter del código a la
Esta interfaz cuenta con un botón de cuelgue “Hang” para detener la llamada,
“Clear” para limpiar el marcador y un menú de directorio donde se pueden hallar
directamente la letra enviada por el puerto serial. Se programó para que, al reconocer
cada letra, escriba en cada término booleano (x1, x2, x3 y x4) un estado particular
que corresponda a la notación binaria de la letra requerida. A continuación, cada
término es transmitido en conjunto mediante el protocolo ESP-NOW. A la vez,
forma de texto visible, el correcto envío del mensaje.
mediante un conjunto de interruptores, cuyos estados representan a una letra en
término binario (y1, y2, y3 e y4).
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Figura N°5.
El protocolo NOW permite que las variables x1, x2, x3 y x4 sean recibidas por esta
cuatro LED indicarán el estado de cada uno de estos términos.
Para la alerta, un led rojo permanece encendido si no existen llamadas emitidas o
si la llamada no está dirigida a la estación. En cambio, un led verde parpadeante
se enciente si cada término X e Y coinciden, siendo ésta una llamada a la estación
a bordo.
Se implementó además un botón físico de colgado, para que la alerta deje de
emitirse.
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Figura N°6.
Es posible replicar esta estación múltiples veces, y asignarles un código diferente
con el que se puede experimentar. Solo se requiere obtener la dirección MAC de
hardware correspondiente al microcontrolador ESP32 de cada estación adicional
para vincularlas a la estación de tierra.
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Figura N°7. Esquema de funcionamiento del Prototipo SELCAL
3. RESULTADOS
prototipo, se procedió a realizar una llamada SELCAL desde la estación de tierra
a dos estaciones a bordo.
el puerto COM, que corresponde a un cable USB conectado al microcontrolador
ESP32. Este puerto puede variar de equipo en equipo. Una vez seleccionado, el
botón “Open” habilita el resto de las opciones. A continuación, se presentan dos
opciones: realizar el marcado de cada término manualmente o seleccionar una
indicando que solo se pueden escribir cuatro términos si la cantidad es excedida.
El resto de las reglas, como el orden ascendente obligatorio o la no repetitividad,
no fueron implementadas.
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Figura N°8. Interfaz de Usuario de estación tierra
El botón “Call” inicia la llamada, la cual puede ser comprobada desde el Monitor
Figura N°9.
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Figura N°10. Captura del Monitor Serial de Arduino IDE para la estación tierra
corresponden a la letra B. Se debe notar que los cuatro LED de colores muestran el
N°11).
Figura N°11.
propia, 2024.
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Figura N°12. Captura del Monitor Serial de Arduino IDE para la estación a
de la tabla N°2. El LED verde realiza un parpadeo indicando un “call” entrante
Figura N°13. Interfaz física de la Estación a Bordo “B”
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Figura N°14. Captura del Monitor Serial de Arduino IDE para la estación a
Figura N°15.
propia, 2024.
4. DISCUSIÓN, DESARROLLO Y ANÁLISIS
4.1 Discusión
Con la implementación de este proyecto, se logró diseñar un prototipo funcional.
No obstante, dicho prototipo está lejos de ser funcional en aeronaves reales, ya que
distinta. Por lo tanto, este modelo tiene un carácter didáctico y experimental.
Es posible alcanzar los cuatro términos que conforman cada código y establecer las
reglas de marcado; sin embargo, se recomienda optimizar el algoritmo para reducir
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que no se recomienda debido a la existencia de inductancias parásitas, las
cuales podrían generar falsos positivos. También es importante considerar las
limitaciones del ESP32, como el número máximo de dispositivos conectados, la
de un sistema de comunicación de aeronaves, el principio del sistema diseñado
en este artículo podría tener diversas aplicaciones, ya que permite que distintos
dispositivos respondan con una alerta ante la solicitud de un emisor.
5. CONCLUSIONES
En conclusión, mediante la satisfactoria ejecución del prototipo, se pueden
establecer las siguientes conclusiones:
• La estructura fundamental del sistema SELCAL fue descrita y modelada
para la implementación de un prototipo funcional.
• El ESP32 es una variante de Arduino con amplias prestaciones
inalámbricas, ideales para proyectos como el presentado.
•
Puerto serial, permitiendo la interacción directa del usuario con el circuito
sin alterarlo.
• Se pudo establecer una lógica de funcionamiento a través de los medios
terminal y la ejecución de múltiples escenarios.
• Las limitaciones establecidas y encontradas son tenidas en cuenta, siendo
estos aspectos evidentemente mejorables.
Una vez completado el prototipo, no solo se logrará una demostración práctica
que los estudiantes interactúen con tecnología actual en un entorno controlado.
posibilidades para futuras investigaciones y mejoras en sistemas de comunicación
aeronáutica.
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