Gelişen mikrokontrol teknolojileri ve artan bilgi birikimi sayesinde geliştirici düzeyinde daha yaygın kullanımına olanak tanımıştır. Burada elimden geldiği kadar bazı örnekler sunmaya çalışacağım...

29 Aralık 2010 Çarşamba

Fiber Optik Kablo İletişimi


Giriş

Bakır kablo ve kızılaltı ışık ile iletişim yöntemleri işlenmişti. Bu tür iletişim yöntemlerinin kendine göre olumlu ve olumsuz yönleri vardır. Artık günümüzde yarıiletken teknolojilerinin gelişimi sayesinde ışığın bir kılavuz içinde (fiber optik) yönledirilerek iletişim amacıyla kullanımı mümkün oldu.

Bu projede bir led ışığı fiber optik kablo kullanılarak iletişim için nasıl kullanılacağını göreceğiz.
Işık kaynağı:LED


Şekil-1 :Işık kaynağına bağlı fiber optik kablonun yaydığı ışık.


LED elektronik elemanları elektronikçiler tarafından en çok bilinen nesnelerdir. Temelde bir diyot olan LED elemanlar genişletilmiş ışık yayma yüzeyleri ile daha yoğun ışık yayılması sağlanmıştır.

Projede kullanılan ışık kaynağı DVD player olarak satılmış olan bir cihazın üzerinden sökülerek elde edilmiştir. (Artık fonksiyonlarını yerine getiremeyen). TX179AT olarak adlandırılan ışık kaynağı kullanılmaktadır. Bu modül DVD ile ses kuvvetlendirici arasında fiberoptik kablo üzerinden ses bilgilerinin taşınmasında kullanılmaktadır.

TTL arayüzü, farklı devreler tarafından sürülen LED, tekil +5V besleme kaynağı, yüksek hızlı sinyal aktarma gibi özellikleri bulunan eleman besleme haricinde bir kontrol ucu sayesinde LED'in yakıp söndürülmesi rahatlıkla kontrol edilebilmektedir.

Giriş ucu lojik -1 seviyesinde iken ışık vermektedir.

Not: Bu ışık kaynağının aslında alıcısı var isede istenilen malzemelere erişim konusunda sorunlar nedeniyle başka bir yöntem ile alıcı sistem oluşturulacaktır.
Fiberoptik kablo

Gelişen haberleşme sistemleri ile birlikte elektrik sinyallerinden elektmanyetik sinyallere ve oradan da ışık dalgası sistemlerine geçişi ile haberleşme teknolojisinin yavaş yavaş optik sistemlere kaymasına neden oldu.

Işığın kırılma indisi farklı ortamlardan geçerken kırıldığını biliyoruz. Bu konuya en basit örnek suyun için konmuş bir kalem veya çay içindeki çay kaşağı kırılmış gibi görünür. Kırılma indisi olarak tanımlanan bu parametre özellikle optik malzemelerin karakteristik özelliğini oluşturur. Örneğin su belli bir derecenin üzerinde bir açıyla yüzeye yaklaşana kadar kırılarak suyun yüzeyinden havaya çıkar ama belli bir dereceyi aşarsa (46 derece) ışık artık suyun yüzeyindae havaya çıkamaz. (mercek ve prizmaların çalışma şeklidir)

Şekil-2 :Örnek olarak bir bardak çay ve Laser ışığı ile elde edilmiş görüntü. Işık belirli bir açı ile geldiğinde çayın yüzeyinden gelme açısı ile özdeş olmak üzere yansımaktadır. Yansıma noktası mavi çizgi ile işaretlenmiştir.

Kırınma indisi daha yüksek olan malzemeler için bu açı daha farklı değerlere ulaşır. Aslında neredeyse uzun mesafeler için ışık malzeme için hapsolur. (klavuz) Hatta birden fazla kırılma indisi farklı malzme kullanılarak birbiri etrafına sarılarak bir kablo oluşturulursa bir fiberoptik kablo oluşturulmuş olur. (en dış bölümü koruyucu kılıftır)

Şekil-3 :Fiber optik kablonun ışığa kılavuzluğu.Mavi:fiberoptik kablo; kırmızı ve turuncu ışık ışınları.

Kullanım alanları olarak özellikle haberleşme sektörü olun bu malzeme kendine göre birçok avantajı taşır. Geniş bandgenişliği olası ve bilginin çok uzun mesafede az kayıpla taşınması gibi avantajları vardır. Şu anda internet bağlantısında özellikle okyanus ötesi bağlantılarda, kablolu televizyon yayınlarında, hızlı internet bağlantısı, şehirler arası telefon bağlantısında özellikle uydu iletişim sistemlerine alternatif veya destek olarak kullanılmaktadır.

Şekil-4 :Işık kaynağına bağlı fiber optik kablonun yaydığı ışık.

Bu projede kullanılan fiber optik kablo laserjet IIIP yazıcısında kullanılmıştır. "NEA02017 LCD Ekran Sürülmesi " projesinde anlatılan laser yazıcıda tarama laser ışığını ana karta taşıyan fiber optik kablo idi.

Fiziğin optik alanı kendi başına bir konudur, burada sadece bir bölümüne değindik. Işığın farklı yoğunluklardaki ortamlarda ve ortamlar arasında geçişteki davranış şekli ışığın yapısını inceleyen fizikçileri oldukça uzun süre meşgul etmiş bir konudur. Sizin bu konularla ne kadar ilgilendiğiniz elbette sizin bileceğiniz bir konudur.
Optik alıcı


Şekil-5 :Yazıcıdan ve kılfından sökülmüş foto diyot.


Bu durumda kullanılan iki temel eleman var: Fototransistör ve fotodiyot. Teorik olarak yayınlanan ısığı frekansına duyarlı bir optik alıcı kullanımı gerekir

Bu nedenle belirtilen ışık için üretilmiş (ışık frekansına dikkat) kullanılması yerinde olacaktır. Fiber optik için üretilen bir optik alıcı kullanılması yerinde olacaktır. Çünkü optik alıcı yüzeyi daha geniş olduğu için montaj hatalarını karşılayacaktır. Böylece fiber optik alıcı montaj hataların karşlıyacaktır.

Şekil-6 :Yazıcıdan sökülmüş foto diyot; fiberoptik bağlantı aparatı ile birlikte.

Bu projede kullanılan optik alıcı laserjet IIIP yazıcısında kullanılmıştır. "NEA02017 LCD Ekran Sürülmesi " projesinde anlatılan laser yazıcıda tarama laser ışığını ana karta taşıyan fiber optik kablo ucundaki optik alıcı idi. bu devre elemanı bir fotodiyot. Bu nedenle alıcı devrenin fotodiyot kuvvetlendirme devresi olmak zorundadır.
Not: Normalde bu projede verilmiş olan TX179 ses sistemlerinde fiberoptik kablo için vericidir. Eğer ulaşabilen olursa bu ürünün RX179 nolu ürün fiber optik kablo için alıcıdır.
Devre

Projedeki devre iki ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm alıcı ve ikinci bölüm verici. Aradaki fiberoptik kablo bağlantısını unutmayın.

Alıcı ve verici modüller bağlandıkları sistemlerden beslenmektedirler. Üzerlerindeki köprüler ile istenildiği gibi giriş ve çıkış bacakları seçilebilmektedir.

Şekil-7 :Fiber optik alıcı kartı.


Şekil-8 :Fiber optik verici kartı.


Şekil-9 :Kartlar arasında optik veri akışı için kullanılan fiber optik kablo.


Şekil-10 :Fiber optik sistemin diğer sistemler ile iletişimde kullanılacak kablolar.

Şema

Sistem iki ana bölümden oluşuyor. Alıcı bölümü ve verici bölümü birlikte anlatılmıştır. Devre elemanları da birlikte verilmiştir.

Verici bölümü P1 konnektörü üzerinden bağlandığı sistemden (10 yollu şerit kablo üzerinden besleme gerilimini ve iletişim sinyallerini alır. Alınan sinyal bacağı konusunda seçme yapılabilmesi için P2 konnektöründe bir köprü kullanılır. R1 (10K) direnci IC1 (TX179) için pull down direncidir. Bu kart üzerinde kalan kondansatörler parazitik sinyallere karşı sistemi korurlar. TX179 ucuna bağlanan fiber optik kablo ile gelen sinyallere göre veri aktarımı yapılacaktır.

Alıcı bölümü için ise Fiber optik kablodan gelen ışık sinyallerini D1 (fotodiyot) ve R8 (1M5)üzerinden alınan sinyaller önce R5 (100K) ve R7,(10K) ile ayarlanmış kuvvetlendirme değeri ile IC2'nin ilk yarısında işlenerek kuvvetlendirilir. Bu kuvvetlendiricinin çıkışı IC2'nin diger kuvvetlediricisi girişine uygulanır. Bu bölüm R4 (10K) ve R3 (1M5) ile değeri belirlenmiş bir schmitt tetikleyicisi olarak düzenlenmiştir. R2(10K) ve R6 (10K) IC2 (LM358) için referans gerilimini oluşturur. Schmitt tetikleyicisi çıkışı P4 konnektörü köprü üzerinden sinyalin hangi bacak üzerine yönlendirileceğini belirtir. Karar verilen bacak ve besleme gerilim bağlantısı için P3 (10 yollu konnektör) üzerinden iletişim kurulacak sisteme 10 yollu şerit kablo üzerinden bağlantı sağlanır.

Şekil-11 :Devrenin blok şeması


Şekil-12 :Sistemin Devre şeması (iki modül kırmızı çizgi ile ayrılmıştır)

Devre Yapımı

Devre yapımı konusunda fazla kritik bir nokta yok.

Sistemin en kritik elemanı fiber optik kablonun kendisidir. Alıcı için kullanılacak foto diyot için bir eşdeğer eleman seçebilirsiniz.

Şekil-13:Baskı devresi şekli(üstten görünüm)


Şekil-14:Yerleşim planı


Şekil-15:Eleman ve yollarla birlikte yerleşim planı.

Devre Elemanları

10KR1,R2,R4,R6,R7
100KR5,
1M5R3,R8
10µF/25VC1,C3
100nFC2,C4
TX179IC1
LM358IC2
foto diyotD1
10P konnektör(2x5)P1,P3
4P konnektör (2x2)P2,P4
Fiberoptik kablo-
10'lu kablo(konnektörlü) 2 adet
2x4 IC2 için soketseçeneğe bağlı

Çalışması


Şekil-16:Alıcı ve verici kartlar birlikte.

Aslında verici bölümü 12 Mbps iletişim kurabileceği konusunda bilgi var isede alıcı bölüm konusunda sınırlama olduğu kesin. Yapılan denemelerde alıcı bölümün 4800bps hızında iletişim kurabildiği görülmüştür.

Öncelikle bu kartlar rs232 veya UART iletişi arsında kullanılacak şekilde tasarlanmıştır. Yani iki işlemci arasında veya bilgisayar ile işlemci arasında
iletişimi yerine getirecek şekilde kullanılır.

Verici kartını sinyal göndermek isteyen sisteme 10 yollu şerit kablo ile uygun şeklde bağlanır. Verici kartına fiber optik kablo takılır. Fiber optik kablonun diğer ucu alıcı kabloya takılır. Alıcıda kartıda sinyalı almak isteyen sisteme 10 yollu şerit kablo ile bağlanır. Sistemler çalıştırılır.

Not: Burada verilen fiber optik kablo ile TX179 aslında birbiri ile uyumsuzdur. Çünkü fiber optik kablo farklı bir sistem için tasarlanmış bağlantı şeklini içeriyor. Kablo ucu tam yerine oturmamaktadır.

Ekler:

"Fiber Optik Kablo İletişimi" için dosyalar-birleşik

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A....

Hiç yorum yok:

Etiketler

İzleyiciler