Типовые характеристики волокон световодной ткани

Световой сигнал на входе волоконно-оптического кабеля генерируется источником оптического излучения, светодиодом или полупроводниковым лазером. На выходе сигнал принимается фотоприемниками излучения – фотодиодом или фототранзистором.

Открытые радиоволневые каналы в качестве физической среды пере­дачи используют электромагнитные волны в диапазоне 330....10¹⁰ Гц. Длина такого канала определяется мощностью передающего устройства, чувствительностью приемника, уровнем воздействия электромагнитных помех и может достигать десятков и сотен км.

Беспроводные каналы связи

Беспроводные системы сбора данных на борту летательного аппарата (ЛА) в настоящее время не нашли широкого применения, но намечаются тенденции к актуализации их использования, за счет потенциальной возможности организации простоты контроля и обслуживания, снижения массо-габаритных размеров датчико-преобразовательной аппаратуры и кабельной сети в целом.

Для исследования технологий беспроводной передачи данных необходимо: проанализировать электромагнитную совместимость; осуществить выбор оптимального стандарта беспроводной передачи данных; выбрать беспроводные датчики, работающие по выбранному стандарту, не создающие помех радиоэлектронике ЛА.

В рамках решения частной задачи номер один, должны быть выбраны такие беспроводные датчики, частотный диапазон которых не «пересекается» с рабочими частотами различных систем-потребителей ЛА (табл. 1).

Таблица 1. Частотные характеристики различных систем

Стоит отметить, что существует множество стандартов беспроводных сетей, однако их условно можно разделить на три группы:

WPAN – беспроводная персональная сеть;

WLAN – беспроводная локальная сеть;

WMAN – беспроводная сеть масштаба города.

Для беспроводных датчиков автономность является одним из главных параметров, на этот параметр влияет скорость передачи данных от датчика к приемнику, чем она ниже, тем ниже энергопотребление, следовательно, при разработке стенда следует акцентировать внимание на стандартах группы WPAN,так как они рассчитаны на низкоскоростные сети. WPAN (Wireless Personal Area Network) – беспроводная сеть, предназначенная для организации беспроводной связи между различного типа устройствами на ограниченной площади. Стандарты, определяющие методы функционирования сети WPAN разработаны рабочей группой IEEE 802.15.

При анализе стандартов беспроводных сетей (базовые характеристики стандартов беспроводных сетей представлены в табл. 2) выявлено, что наиболее предпочтительными являются стандарты 802.15.4 и ZigBee. Стандарт ZigBee предусматривается под достаточно небольшие скорости передачи данных, частота данного стандарта не совпадает с авиачастотами и частотами спутников GPS и ГЛОНАСС.

Таблица 2. Сравнительный анализ стандартов беспроводных сетей

Общая структурная схема беспроводного измерительного канала представлена на рис. 2, а внешний вид комплектующих на рис. 3.

Рис.2. Общая структурная схема беспроводного измерительного канала

Рис.3. Внешний вид комплектующих беспроводного измерительного канала

Приведем основные характеристики комплектующих на примере построения беспроводного измерительного канала температуры салона ЛА:

1. Датчик температуры ПТ9212/ZB: Диапазон измерения и предел допускаемой основной погрешности: ±50 град., 0,5%; Конфигурирование (Задание диапазонов измерения, частоты опроса) через радиоканал или через встроенный разъем по интерфейсу RS232; Информация, передаваемая по радиоканалу ZigBee: текущая (измеренная) температура; Стандарт радиосвязи IEEE 802.15.4, протокол ZigBee; Диапазон частот 2,4 ГГц, разделенный на 16 каналов; Мощность излучения: не более 2 мВт; Дальность передачи данных не менее 120 м, в помещении не менее 40 метров; Скорость передачи данных до 260 кбит/c; Частота опроса задается пользователем от 1 до 60 мин; Оптимальное количество датчиков на один роутер – до 8; Время работы без подзарядки (при опросе 1 раз в минуту) не менее 2 лет;

2. Радиомодуль XBee:Рабочая частота: 2,4 ГГц; Число Каналов: 16; Скорость передачи данных по радиоканалу: 250 кбит/c; Скорость передачи по интерфейсу: 1200 бит/c – 1Мбит/c; Дальность в помещении: 40 м; Дальность в зоне прямой радиовидимости: 120 м; Мощность передатчика: 2 мВт; Интерфейс: UART; Напряжение питания: 2,1 – 3,6 В; Потребление тока в режиме приема: 40мА; Потребление тока в режиме передачи: 45 мА; Потребление тока в энергосберегающем режиме: менее 1 мкА; Размеры:
25 × 28; Диапазон рабочих температур: -40...+85 град.

3. Микроконтроллер PIC18F4520:Тактовая частота: 40 МГц; Память программ (байт): 32К; Память программ (команд): 16384; Память данных (байт):1536; Память данных – EEPROM (байт):256; Источников прерываний:17; Порты ввода/ вывода: PORT A, B, C, D, E; Таймеры: 4 шт.; Модуль CCP: 2 шт.; Последовательные интерфейсы: MSSP, USART; Параллельный интерфейс: PSP; Модуль 10 разрядного АЦП: 8 каналов; Команды микроконтроллера: 75.

4. Индикатор 7-ми сегментный (3 шт.): Рабочее напряжение: 1,8 – 3,3 В;
Ток: 5 – 10 мА; Размеры:13 × 19 × 18.

Погрешность, канала беспроводного измерения температуры, определяется в первую очередь датчиком (датчик с цифровым выходом, с интегрированным АЦП) и составляет 0,5 градуса

Беспроводные технологии в области систем передачи и сбора данных в перспективе могут быть адаптированы к различным областям применения.