|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Система зв'язку двох комп'ютерів на лазерних указках. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Комп'ютери Цифрова частина приймача. Після довгих експериментів я дійшов висновку, що простий та надійний приймач для RS232 зробити важко. Для RS232 треба робити щось на зразок схеми прив'язки до рівня чорного (або білого?)" - як у телебаченні. Простими засобами мені це зробити не вдалося. Тому було прийнято рішення перейти до імпульсно-кодового подання сигналів RS232 та передачі інформації імпульсами. Така система давно розроблена і називається IRDA, проте за умовою завдання зв'язок має бути через комп'ютер, десь в інеті я бачив мікросхеми (буржуйські, зрозуміло) які підключаються прямо до комп'ютера, а на виході у них імпульсна послідовність або навіть просто оптичний сигнал І приймач вбудований в ту ж мікросхему.
Ось що вийшло. Стандарт FIRDA. Кожен фронт у сигналі RS232 кодується коротким однополярним імпульсом, який передається оптичним каналом. На приймачі ці імпульси надходять на вхід тригера, що працює в рахунковому режимі. На виході тригера отримуємо (в ідеалі) сигнал RS232. У принципі це все. У цього чудового за своєю простотою алгоритму є лише один істотний недолік, який полягає в тому, що при пропуску хоча б одного імпульсу, на виході тригера починає з'являтися інверсія сигналу RS232. Звичайно, можна сказати, що при втраті стартового фронту в RS232 (або першого імпульсу в пачці IRDA) теж відбудеться збій синхронізації, який при щільному потоці інформації може бути ліквідований не скоро. Однак, у запропонованій системі втрата будь-якого (а не лише першого) імпульсу призводить до неприємностей. Грубо кажучи, перешкодостійкість FIRDA раз на 8-10 гірша за IRDA або RS232. В принципі, це було б не так страшно (вважаємо, що помилки з'являються досить рідко), якби з часом FIRDA виходив на нормальний режим роботи, як це відбувається з його відомими прототипами. Однак, якщо не передбачити спеціальних заходів, FIRDA так і гнатиме інвертований потік, поки не станеться ще одного збою ;)) Саме тривала інверсна робота мені здавалася головним недоліком FIRDA і я доповнив його маленькою добавкою, яка згодом мене здивувала своєю ефективністю і практично вирішила усі проблеми. Добавка дуже проста: якщо протягом деякого часу (ну наприклад 0.1 сек) на виході тригера присутня1", то слід примусово перевести його в нульовий стан (вважаємо, що в паузах передачі на виході RS232 - нуль). Тепер для повного щастя треба смикати готовність ком-порта передавача один раз на 10 сек, перериваючи передачу на 0.1 сек, щоб тригер приймача встановився у вихідний стан. Ось тепер справді все. Як показала практика, смикати готовність комп'ютера передавача не треба. Численні експерименти показали, що з реальної роботі через кому виникає безліч природних пауз різної тривалості. (були перевірені кілька мережевих іграшок, мережа між двома Вин98, терміналки з різними протоколами. Дійсно щільний потік виявився тільки у терміналок, що працюють через Z-модем). У моїй версії лінка час примусової установки тригера вибрано близько 5 мілісекунд. Такі паузи трапляються дуже часто. Щоправда, це обмежує знизу використовувані швидкості передачі (у моєму випадку – не менше 2400). Зате ніяких проблем ні з яким софтом я не мав у всьому діапазоні швидкостей 2400..115200.
Опис принципової схеми Сигнал Тх з виходу комп'ютера через резистор R1, що обмежує, надходить на схему виділення фронтів, зібрану на елементах DD1.1, DD1.2. На виведенні 4 елемента DD1.2 присутні імпульси тривалістю близько 1 мікросекунди. Тимчасові параметри цих імпульсів мало стабільні, у схему включений генератор нормованих за тривалістю імпульсів, зібраний на тригері Т2. Він формує імпульси тривалістю близько 3-4 мікросекунд. При необхідності тривалість підлаштовується резистором R3. Для тих, кому важлива стабільність/надійність/дальність роботи лінка і допустима максимальна швидкість роботи 57600, я порадив би подвоїти номінал С2 і тим самим збільшити тривалість нормованого імпульсу до 8 мілісекунд. Можна використовувати спеціальний перемикач максимальної швидкості 115200-57600. що включає додаткову ємність С2. (Довжина провідників до перемикача повинна бути мінімальна.) Схема цифрової частини приймача містить тригер Т1 з елементами R4, R5, C3, V2, що задають максимальну тривалість одиниці на виході тригера. При зазначених на схемі номіналах вона дорівнює приблизно 5 мілісекунд. Якщо хтось збирається працювати тільки з великими швидкостями, є сенс зменшити цей час шляхом зменшення С3. На елементах DD1.3, DD1.4 зібраний вихідний підсилювач, сигнал з якого надходить на вхід Rx ком-порта. Це про всяк випадок. У мене все чудово працювало на переплутаному мотку проводів довжиною 20 метрів, коли брав непідсилений сигнал (через резистор 1К) прямо з виведення 1 тригера Т1. Тепер кілька слів про налаштування схеми. На щастя, цифрова частина приймача є абсолютно самостійною і самодостатньою схемою, що допускає повне налаштування та налагодження без будь-яких лазерів та аналогової частини. порядок налаштування Створіть файл кілобайт на 300, який містить один символ (мені сподобався Y). Створіть батник, який посилає цей файл у комп'ютер, а потім викликає сам себе ;-) Запустіть його. Проконтролюйте тривалості та форми імпульсів у передавачі. (найкраще це робити на максимальній швидкості, оскільки короткі імпульси). Крупним планом батник. Замкніть вихід передачі на вхід приймача, а вихід приймача подайте на вхід Rx того ж комп'ютера. Увійдіть в будь-яку термінальну програму (я користувався терміналкою DN) Спробуйте натискати на клавіші. Ви повинні побачити натискні символи на екрані. Якщо цього не відбувається, спробуйте просто замкнути Rx і Tx і досягти описаного ефекту налаштуванням термінальної програми, після чого знову спробуйте зробити те саме через приймач. І нарешті, останнє, найважливіше випробування. Тут знадобиться вже два комп'ютери. З'єднайте їх комп'ютери трьома проводами за класичною схемою. Запустіть який-небудь софт, який використовує цей лінк. Переконайтеся, що все працює. Тепер спробуйте в розрив одного сигнального дроту вставити цифровий приймач. Спробуйте попрацювати з цим же софтом через цю залізницю і переконайтеся, що FIRDA вас цілком влаштовує ;-))), імітуйте перешкоди у передачі доступними вам способами. Після цього можна переходити до побудови аналогової частини лінка.
Передавач Особливих пояснень, як на мене, він не вимагає. Лазерний діод є колекторним навантаженням першого транзистора. Резистор у його емітерному ланцюзі обмежує струм через цей транзистор і створює умови для роботи другого транзистора, який є фактично (разом з R1) керованим дільником вхідної напруги. Другий транзистор управляється фотострумом діода, вбудованого в лазер для організації схеми обмеження температурного дрейфу його параметрів. Зі збільшенням світлового потоку збільшується базовий струм другого транзистора і він шунтує вхідний сигнал на рівні, безпечному для лазера. Підстроювальний резистор R3 призначений для регулювання допустимого рівня випромінювання лазера. Hомінали схеми підібрані так, що за кімнатної температури можна зменшити його опір до нуля і це не призводить до фатальних наслідків для лазерного діода (принаймні у мене проблем не було). Налаштування передавача зводиться до вимірювання амплітуди сигналу на резисторі R2 (при підключеній і працюючій цифровій частині) і встановлення підстроювальним резистором амплітуди імпульсів, що відповідає імпульсному струму 30-35 мА (при кімнатній температурі). Для надійності можна уточнити ці цифри для конкретної вказівки шляхом вимірювання струму через неї при свіжозряджених акумуляторах (до розбирання). Цю величину можна надалі прийняти за номінальний імпульсний струм через вказівку. Якщо в схемі використовується R4 (у мене його немає), і частина струму завжди тече через цей резистор, на відповідну величину треба зменшити струм через R2, що виставляється, так що б сумарний імпульсний струм опинився в зазначених вище межах. При зміні температури параметри випромінювання, звичайно, будуть плавати, але розкид значень буде істотно знижений за рахунок негативного зворотного зв'язку світлового потоку через фотодіод і другий транзистор. Резистором R4 можна виставити початковий рівень струму через лазер без сигналу. Вважається, що це підвищує живучість лазерного діода. С1 з цією ж метою згладжує перехідні процеси при включенні/вимиканні лазера. К харчування особливих вимог немає, можна взяти +5В із комп'ютера. На закінчення пару слів про розбирання вказівки та її цоколівку. Можу розповісти лише про свою пару указок. Наскільки це типово – не знаю. Спочатку я робив надпил корпусу надфілем по периметру вказівки на рівні кнопки включення вказівки. Частина батарейками відламується. Стає видно маленьку друкарську хустку, на якій кріпиться кнопка. Хустка припаяна прямо до висновків лазерного діода. Голкою виміряв глибину до втулки, на яку запресований власне лазер. Зробив другий надріз, намагаючись потрапити на рівень втулки, внаслідок чого отримав обрубок указки з повністю збереженою оптичною частиною, а з іншого (обрубаного) боку стирчали три висновки з хусткою, яку я відпаяв. Отже, залишилися три висновки, що стирчать із обрізаної частини указки. Вони розташовані трикутником. Один із них з'єднаний з корпусом лазерного діода. Це загальний висновок лазерного діода та фотодіода. Припустимо, що це висновок відповідає верхньому куті трикутника. Тоді праворуч унизу буде розташовано виведення фотодіода, а зліва внизу - виведення лазерного діода. Перед розбиранням корисно провести дослідження розбіжності променя лазера без оптичної системи. Це вам знадобиться в оцінці чутливості вашого приймача і дальності роботи вашого лінка. Для цього треба обережно вивернути оптичну систему з передньої частини вказівки та заміряти діаметр плями, який виходить на відстані від вказівки в інтервалі 5-25 см. Тепер можна переходити до побудови найважливішої частини лінка – аналогової частини приймача.
Приймач Аналогова частина. Цей блок вимагає найбільшої акуратності і, я б сказав схемотехнічної культури при побудові та налагодженні. Живлення краще брати не з комп'ютера, а від окремого стабілізованого блоку живлення. Довжина провідників має бути мінімальною. Фільтруючі живлення конденсатори C1, C2. C4, C5 д.б. розташовані максимально близько висновків операційного підсилювача. Особливо важливим є близьке розташування до ОУ елементів вхідного ланцюга С3, VD1, R4. Бажано компактне розташування та екранування всієї конструкції. При грамотній схемотехніці у вас не повинно бути жодних проблем із налаштуванням. У мене на столі не було виконано жодної з перерахованих вище вимог і все успішно працює. Так що є надія, що якщо зробити все правильно, то у вас теж працюватиме ;-))) Пару слів про саму схему. Вона дуже проста. Дотримуйтесь полярності фотодіода! Резистор R4 впливає на амплітуду сигналу з фододіода і його форму/частотні характеристики. Чим менше номінал резистора, тим менше сигнал з фотодіода і краще його форма. У мене виходили цілком пристойні результати зі збільшенням резистора до 4.7 К. Однак поспішати з його збільшенням я б не радив. І взагалі, перше, що ви повинні досягти - це робота приймача на якійсь помірній швидкості, ну наприклад 57600. Це краще робити в наступному порядку. Отже, після десятої перевірки монтажу виводимо опір підстроєчника R1 у нуль і включаємо живлення. Підключаємо до ком-порту зібраний передавач (цифрову та аналогову частини), запускаємо батник (попередньо встановивши швидкість роботи порту 57600), що дозволяє спостерігати безперервну картинку передачі одного байта (про нього йшлося в першій частині трилогії), розташовуємо лазер зі знятою оптичною системою двох-трьох сантиметрах від фотодіода, підключаємо лограф до виходу приймача і починаємо повільно збільшувати опір R1. Через деякий час транзистор Т1 почне відкриватись, і на виході приймача з'явиться гребінка імпульсів. Оптимальне значення опору R1 визначається в ході експериментів візуально за формою та амплітудою імпульсів на виході приймача. При вимиканні передавача амплітуда шумів на виході приймача не повинна перевищувати 1-2 вольти. Транзистор Т1 повинен бути лише злегка відкритий. Типове значення напруги на його колекторному навантаженні - 1-2 вольта. Після досягнення успіху цьому першому етапі можна рухатися далі - поступово розсувати приймач і передавач, знаходити їх найкраще взаємне становище і, підлаштовуючи R1, отримувати гребінку імпульсів амплітудою майже рівної амплітуді харчування +12В. Форма у них може бути не зовсім прямокутною, але амплітуда має бути гарною. При максимально можливій розсувці передавача та приймача треба визначити діаметр розфокусованої плями лазера. Цей діаметр дасть вам уявлення про максимальну дальність, на якій буде працювати ваш лінк. У мене цей діаметр дорівнював приблизно 20 см, що приблизно відповідає динамічному діапазону 33 дБ. Як мені здається, цього цілком вистачить для впевненого зв'язку на відстані 100 метрів без застосування вхідних лінз або на відстані 200 метрів, якщо використовувати світлодіод типу ФД320 у вигляді червоної пластмасової лінзочки діаметром близько сантиметра на прямокутній основі. А за наявності вхідної оптики... Утім, за великих далекостей вже інші проблеми... Повернемося до налаштування приймача. Тепер корисно спробувати налаштування для різних швидкостей комп'ютера. І, нарешті, можна підключити цифрову частину приймача і повторити досліди, описані у першій частині цієї трилогії. Я спеціально нічого не говорив про конструктивне оформлення приймача. Так, напевно корисно мати якісь бленди на вхідних світлодіодах. Взагалі-то приймач дуже стійкий до різного роду засвіток. Звичайне засвічення лампочкою 60 Вт з відстані 70 см під кутом в 30 градусів ніяк не впливало на роботу схеми. Конденсатор C3 дуже добре "ріже" всі низькочастотні перешкоди. Автор: skov@gaap.spb.ru; Публікація: cxem.net
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Нейросітка проти нейромережі
▪ розділ сайту Годинники, таймери, реле, комутатори навантаження. Добірка статей ▪ стаття Роберт Льюїс Стівенсон. Знамениті афоризми ▪ стаття Який годинник найточніший? Детальна відповідь ▪ стаття Виконавець доручень бюро побутових послуг. Посадова інструкція ▪ стаття Захист бджіл від вароатозу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Найпростіший зарядний пристрій. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page