kontakt
Wyższa szkoła informatyki - link
strona główna
Wprowadzenie
O światłowodacha
Klasyfikacja światłowodów
Wytwarzanie kabli światlowodowych
Spawanie światłowodów
Techniki światłowodowe
    Zwiększanie    przepustowości    światłowodów
    Systemy transmisji
Trakty światłowodowe
KONTAKT

Tech. światłowodoweSystemy

Techniki światłowodowe...

Światłowodowe systemy transmisji danych

Przykład : System (SSTD).
Optymalnym rozwiązaniem wielokanałowego systemu pomiarowego jest struktura składająca się z centrali akwizycji sygnałów obiektowych (posiadającej znormalizowane wejścia analogowe, cyfrowe i logiczne), szybkiego szeregowego układu transmisji danych, światłowodowej linii transmisyjnej oraz odbiornika w postaci karty do PC. Bardziej rozbudowane systemy powinny zawierać dodatkowy kanał transmisyjny sygnałów zwrotnych wykorzystywany do sterowania obiektem, parametry którego są mierzone.
SSTD nie spełnia tylko roli centrali akwizycji danych obiektowych, elementy wchodzące w skład systemu wypelniają także rolę systememu transmisji danych. Tak więc SSTD zwalnia użytkownika od problemów związanych z transmisją sygnałów (zwłaszcza na większe odległości) oraz nie absorbuje problemami związanymi z akwizycją sygnałów w pobliżu obiektów pomiarowych.

Opis techniczny
Systemy te umożliwiają transmisję w formie cyfrowej od 8 do 256 sygn. analogowych, od 8 do 256 sygn. logicznych(formatTTl - stany logiczne), lub cyfrowych oraz opcjonalnie transmisję 15 bitów informacji zwrotnej (transmisja z karty PC do odbiornika w kasecie pomiarowej). Nadajnik torów pomiarowych i odbiornik 15 bitowych słów zwrotnych w kasecie pomiarowej połączony jest z kartą w komputerze dwuprzewodową linią światłowodową. Doprowadzone do wejść analogowych sygnały przetwarzane są w kasecie pomiarowej do postaci cyfrowej (rozdzielczość 12 bitów). Częstotliwość próbkowania przetwornika A/C jest fabrycznie ustawiona na 200kHz (istnieje możliwość innego ustawienia). Przetworzony sygnał analogowy wraz z bitem logiki (sygnał cyfrowy doprowadzony do złącza wejść logicznych) oraz sygnały cyfrowe transmitowane są do komputera w postaci szeregowej. Czas transmisji jednego kanału analogowego lub cyfrowego z bitem logiki wynosi 5 (mikro)s. Czas transmisji wszystkich N zainstalowanych kanałów wynosi Nx5 (mikro)s. Częstotliwość repetycji ustawiona jest fabrycznie na 1kHz (częstotliwość repetycji można zmieniać w zakresie 10kHz - 0,5Hz).

schemat blokowy systemu transmisji danych
 Rys. Struktura (schemat blokowy) systemu transmisji danych obiektowych
Wejściowe sygnały analogowe i sygnały logiczne są zapisywane przez układy wejściowe kasety zgodnie z cyklem zegarowym. Sygnały wejściowe cyfrowe mogą być zapisane przez urządzenia zewnętrzne jedynie w ściśle określonych przedziałach czasowych. Sygnałem zezwalającym na wpis jest sygnał występujący na złączu kasety "IRQ". Dla urządzeń zewnętrznych "IRQ=1" oznacza możliwość wpisu danych cyfrowych.

Przykładowy system transmisji danych (SSTD 8-256)
System SSTD 8-256 spełnia funkcję centrali danych obiektowych oraz dwukierunkowego układu transmisji cyfrowej. SSTD 8-256 przystosowany jest do współpracy z liniami optycznymi (światłowody typu APF lub PCF) oraz konwencjonalnymi liniami transmisyjnymi w postaci przewodu koncentrycznego. System składa się z :

    System SSTD
    1 - kasety pomiarowej
    2 - położenie nadajnika oraz odbiornika optycznego
    3 - odbiornika wykonanego w formie 16 bitowej karty do PC
    4 - linii transmisyjnej
    5 - (przewód koncentryczny lub światłowód) zakończonej odpowiednimi końcówkami
    6 - oprogramowanie
    7 - blok zasilacza
    8 - bloki pomiarowe

Karta PC W praktyce częstym przypadkiem jest konieczność przesłania informacji w kierunku od komputera pomiarowego, odbierającego dane obiektowe do obiektu pomiarowego
(np. sterowanie urządzeniami wykonawczymi w zależności od stanu obiektu, parametry którego są mierzone). Do tego celu służy opcja instalacji nadajnika w karcie pomiarowej PC (w tym przypadku jest użyta karta IBM PC) oraz dodatkowego odbiornika 15-bitowych depesz cyfrowych (zwrotnych) instalowanego w kasecie pomiarowej.(9, 10 -linie transmisyjne) Karta IBM PC zawiera odbiornik transmitowanych sygnałów obiektowych, dwa banki pamięci oraz opcjonalnie nadajnik 15 bitowych słów transmitowanych do odbiornika 15-bitowych depesz zwrotnych zainstalowanego w kasecie pomiarowej.

Schemat blokowy karty IBM PC
 Rys. Schemat blokowy karty IBM PC - Karta wykonana jest w standardzie ISA ( "pełno wymiarowa" ). Odczyt danych przesłanych z nadajnika danych obiektowych (kaseta pomiarowa) - 16 bitowy. Przestrzeń adresowa karty zawiera cztery porty o adresach 300H, 301H, 302H i 303H. Port o adresie 300H jest portem 16-sto bitowym. Pozostałe są portami 8-mio bitowymi (przestrzeń adresowa karty ustawiana jest odpowiednimi zworami, które odpowiadają magistrali adresowej komputera od A2 do A9 włącznie). Adres bazowy 300H jest ustawiany standardowo i może być zmieniany przez użytkownika.
Ponieważ karta zawiera dwa banki pamięci to odczyt danych poprzez magistralę komputera możliwy jest od momentu narastającego zbocza sygnału IRQ. Narastające zbocze IRQ jest sygnałem informującym, iż dane są gotowe do odczytu, oraz powoduje przełączenie banków pamięci. Jeżeli w jakimś cyklu magistrala komputera komunikowana jest z bankiem pamięci nr 1 to w tym samym czasie bank nr2 udostępniony jest dla odbiornika danych obiektowych. W następnym cyklu pomiarowym sytuacja jest odwrotna. Magistrala komputera komunikowana jest z bankiem pamięci nr2 a odbiornik danych obiektowych wykorzystuje bank nr1. Karta posiada zwory IRQ, które umożliwiają zmianę numeru przerwania sprzętowego. Możliwe jest ustawienie przerwania od nr3 do nr7 włącznie. Ponieważ karta umożliwia także transmisję zwrotną (kierunek karta w komputerze - kaseta pomiarowa ) to istnieją w obszarze adresowym karty dwa dodatkowe porty o adresach 302H i 303H. Adresy 302H i 303H odpowiadają 8-bitowym portom, do których można wpisać 15 bitowe słowo, sprzętowo przesyłane do kasety pomiarowej. Wpis 8 i 7 bitowego słowa należy przeprowadzić natychmiast po wystąpieniu stanu logicznego "1" (przerwanie sprzętowe IRQ).

A oto inny przykład.

Jednomodowe optyczne bezstykowe łącze obrotowe

Optyczne łącza obrotowe przystosowane są do współpracy z plastikowymi kablami światłowodowymi typu APF (wykonanie specjalne - wspópraca z kablami z rdzeniem szklanym typu PCF). Połączenie światłowodów z łączem nie wymaga specjalnych wtyków i wykonywane może być przez użytkownika. Odległość transmisji bez dodatkowych wzmacniaczy wynosi - 15m z każdej ze stron łącza. Prędkość obrotowa łącza wynosi 1000 obr/min. Ilość MTBF > 10 milionów obrotów. łącze obrotowe

Częstym przypadkiem w dziedzinie pomiarów i sterowania jest konieczność transmisji sygnałów z elementów wirujących. Zastosowanie prostych stykowych złącz obrotowych posiada wiele wad, do których należy zaliczyć podatnoćś na zakłócenia, zużywanie się elementów przekazujących sygnały elektryczne, możliwość wystąpienia iskrzenia, masa i gabaryty.
            1 - Światłowód , 2 - Część obrotowa , 3 - Część stacjonarna , 4 - Światłowód
Zalety:
- łącza pasywne (odległość min 15m z każdej strony)
- absolutna izolacja elektryczna
- transmisja sygnałów cyfrowych o dowolnych protokołach komunikacyjnych
- wysoka szybkość transmisji
- brak wpływu zakłóceń elektromagnetycznych
- kierunek transmisji - dwukierunkowa
- możliwość zastosowania w środowiskach wybuchowych
- małe gabaryty
- możliwość zintegrowania ze złączem stykowym (pierścienie ślizgowe)

Podsumowując systemy optyczne wykorzystywane są dziś przede wszystkim do transmisji (najogólniej biorąc) danych przedstawionych w postaci cyfrowej. Pojedynczy światłowód umożliwia transmisję dwóch stanów logicznych (0 - brak świecenia, 1 - występuje świecenie). Oczywiście w celu transmisji bardzej skomplikowanej informacji wykorzystywane są odpowiednie kody i protokoły transmisyjne. Ponieważ jeden światłowód umożliwia tylko transmisję danych w postaci szeregowej to w odbiorniku konieczna jest regeneracja sygnału taktującego (zegarowego). Tak więc odbiornik musi posiadać zdolność wydzielania tego sygnału z odbieranych danych.

Wprowadzenie   O światłowodach   Klasyfikacja światłowodów   Wytwarzanie kabli światłowodowych   Spawanie światłowodów
Techniki światłowodowe   Trakty światłowodowe   KONTAKT