Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
e-miernikie-mierniki
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

kolgreen 20 Sty 2011 18:39 9308 12
  • FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Urządzenie które chcę zaprezentować zostało zbudowane do celów dydaktycznych.
    Umożliwia ono bezprzewodowy przesył informacji wykorzystując jako medium transmisyjne wiązkę lasera o długości fali 650 nm i mocy wyjściowej mniejszej niż 5 mW. Oprogramowanie mikrokontrolera PIC16F84A dokonuje filtracji pakietów danych wysłanych przez program komunikacyjny działający pod kontrolą systemu Microsoft® Windows®. Transmisja danych między DCE a DTE dokonywana jest zgodnie ze standardem RS232.

    Sposób przesyłania informacji przedstawiłem w formie schematu blokowego. Transmisja odbywa się poprzez wolną przestrzeń za pomocą wiązki światła, wymagało to skonstruowania systemu komunikacji optycznej. Podstawowymi urządzeniami wchodzącymi w skład systemu to:
    # źródło informacji,
    # koder nadawczy,
    # nadajnik optyczny,
    # detektor optyczny,
    # detektor odbiorczy,
    # odbiorca informacji

    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Komunikacja między źródłem informacji a transceiwerem zawierającym moduły: kodera nadawczego, nadajnika optycznego, dekodera odbiorczego, detektora optycznego odbywa się w standardzie RS-232. Urządzenia nadawczo-odbiorcze mogą zostać połączone parami, lub tworzyć sieć w której skład wchodzi wiele urządzeń związanych ze sobą zgodnie z topologią pierścienia. Dane przesyłane między nimi są za pośrednictwem łącza FSO.

    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Urządzenie ma budowę modułową, do płyty głównej na której znajduje się mikrokontroler PIC16F84A i odpowiedzialny za komunikację z komputerem MAX232 należy podłączyć moduł nadawczy oraz moduł odbiorczy.

    Moduł nadajnika
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Płyta główna
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Moduł odbiornika
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Oprogramowanie służące do przesyłu danych łączem optycznym zostało zaprojektowane dla systemu Microsoft ® Windows ®, oraz jako system wbudowany dla mikrokontrolera PIC16F84. Zadania podzielono na trzy warstwy, realizowane przez oddzielne aplikacje i układy elektroniczne: program mikrokontrolera – sterowanie przepływem danych, kapsulacja i enkapsulacja pakietów, sterownik – biblioteka DLL uruchamiana na komputerze PC umożliwiająca komunikację między mikrokontrolerem a aplikacją, aplikacja – program uruchomiony na komputerze PC wyposażony w formularz umożliwiający dialog z użytkownikiem.

    Prędkość łącza ograniczona jest do przepustowości portu COM.
    Stabilne łącze udało uzyskać się między stacjami oddalonymi od siebie
    na odległość <10 m. Zastosowane rozwiązanie z mocowaniem diody laserowej
    na giętkim druciku umożliwia łatwe nakierowanie diody w żądanym kierunku, jednak jest bardzo niestabilne. Nawet przechodzące osoby powodują wstrząsy podłogi do tego stopnia, że powodują delikatne ruchy diody (kołysanie) a odbiornik znajdujący się w odległości >5m może przestać z tego powodu być oświetlany wiązką lasera.

    Aplikacja uruchomiona na komputerze
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Zawartość obudowy
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Jedna ze stacji roboczych. Na komputerze widać urządzenie nadawczo odbiorcze.
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Szerzej przedstawiłem ten projekt na stronie http://noweenergie.org/index.php?0/Article/13

    Film

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    kolgreen
    Poziom 15  
    Offline 
    kolgreen napisał 263 postów o ocenie 226, pomógł 11 razy. Jest z nami od 2007 roku.
  • e-miernikie-mierniki
  • #2
    Sobota
    Poziom 26  
    Do celów dydaktycznych projekt jest jak najbardziej w porządku. Praktyczne zastosowanie słabo widzę. Zastanawiam się jednak jaką konkretnie przepustowość umie osiągnąć urządzenie.
  • #3
    Duch__
    Poziom 31  
    Jak zobaczyłem ten projekt to od razu przypomniał mi się projekt laserowego internetu. Teraz nie umiem znaleźć linku, ale może ktoś inny skojarzy i poda link.

    Co do mocowania wskaźników to porażka. Koniecznie trzeba to usztywnić jakimś drutem, bądź za pomocą statywu/stojaka.

    Jak wygląda sprawa z transmisją w przypadku ostrego oświetlenia zewnętrznego? W przypadku stosowania laserów, w szczególności w szkole, przydała by się stosowana nalepka ostrzegawcza.
  • e-miernikie-mierniki
  • #4
    grala1
    Specjalista grupy V.A.G.
  • #5
    szulat
    Poziom 23  
    skoro to COM/rs232 to pewnie specjalne oprogramowanie do windowsa nawet nie jest konieczne bo można skonfigurować jako "null modem" i łączyć się przez dialup? (w przypadku połączenia parami)

    a teraz przed tobą kolejne wyzwanie - system automatycznego celowania wiązki laserowej :)
  • #6
    kolgreen
    Poziom 15  
    szulat: połączenie przez terminal też jest możliwe, ale z poziomu programu łatwiej przypisuje się adres do urządzenia, tak by poprawnie pracowało w sieci i przyjmowało pakiety danych tylko zaadresowane do niego. Jeśli chodzi o łączenie parami, to nawet uC nie byłby potrzebny ;)

    grala1: Bezpieczeństwo zależy od użytkownika jak w przypadku każdego urządzenia... Dioda laserowa to tak naprawdę zwykły wskaźnik z dopuszczalną mocą.

    Duch__: Pewnie chodzi o http://ronja.twibright.com/ z tym, że tam jest to "przedłużenie ethernetu". Mojemu projektowi bliżej do protokołu MODBUS, z tym, że tutaj nie ma wyszczególnionego urządzenia master ani slave.

    Sobota: Urządzenie osiąga taką prędkość jaką może zostać przesłana informacja w jego najwolniejszym węźle - czyli porcie COM.

    Jeśli chodzi o praktyczne zastosowania, to nawet przy w sumie jak na obecne czasy niewielkich przepustowościach jakie oferuje ma dosyć spore.
    Zauważ, że w przemyśle często nie jest wymagana większa prędkość do sterowania wieloma urządzeniami (wcześniej wspomniany MODBUS). Ciekawą opcją może też być zgranie ze sobą sygnalizacji świetlnej (zielona fala) na bazie łącz optycznych.

    Dodatkowym atutem jest brak zakłóceń wywoływany przez tego typu urządzenia, jak i ich mała wrażliwość na obecność szumu elektromagnetycznego.

    Jeśli chodzi o wpływ natężenia światła, to urządzenie jest dopasowane do pracy w świetle dziennym. Oczywiście światło lasera musi mieć większe natężenie od źródła obcego pochodzenia, jednak można dopasować tą czułość za pomocą rezystora nastawnego (widać tą operację na filmie).

    Natomiast "zawieszenie" diody jest zrobione na sztywnym druciku, jednak nie polecam tego typu rozwiązań. Jak pisałem nawet chodzenie po podłodze powoduje odchylanie się wiązki. Zdecydowałem się na to tanie rozwiązanie, bo nie spodziewałem się aż takiej czułości na wstrząsy. Natomiast przy zastosowaniu malutkich statywów ustawienie wiązki to jeszcze większy problem...
  • #7
    Urgon
    Poziom 36  
    AVE...

    Użyj wielu fototranzystorów umieszczonych blisko siebie i połączonych równolegle jako odbiornika. Obok umieść dodatkowy fototranzystor (lub kilka) i użyj ich do odjęcia jasności otoczenia od sygnału wejściowego - powinna poprawić się odporność na warunki oświetleniowe. Pomoże też umieszczenie nadajnika i odbiornika w rurach PCV. Jeszcze innym rozwiązaniem byłoby użycie ogniwa słonecznego. Potrzebowałbyś tylko dość czułego wzmacniacza wejściowego...

    Swego czasu myślałem nad takim łączem. Jednokierunkowe łącza laserowe były używane w latach 70tych i 80tych do przesyłania tajnych informacji przez szpiegów...
  • #9
    kolgreen
    Poziom 15  
    tombus napisał:
    Wspomniany moduł do połączenia laserowego udało mi się wykonać i przetestować. Niestety, ale przepustowość jest słabiutka ograniczona samym RS232.

    http://sklep.avt.pl/photo/_pdf/AVT565.pdf?sess_id=1857c56b3972b1862e147783cce059a1


    Projekt z AVT ma dość sporo podzespołów, które w sumie nie są potrzebne do zbudowania urządzenia. W moim pierwszym łączu optycznym to był jeden scalak z bramkami Schmitta (SN74HC14N) dla odbiornika, dla nadajnika wystarczył sam wskaźnik laserowy, plus parę rezystorów.

    Odbiornik
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Ale są i inne proste schematy
    FSO Sieć z laserowym łączem wolnej przestrzeni

    Niestety łącze jest tylko punkt-punkt, ale zmienić to można uC i już można sterować kilkoma urządzeniami, bądź przesyłać sygnał między kilkoma komputerami.
  • #10
    kondensator
    Poziom 36  
    Warto poszukać natchnienia w poruszanym temacie czytając dokładnie http://ronja.twibright.com/
    Zupełnie inny poziom zaawansowania, ale niektóre sprawy mogą się przydać.
  • #11
    shadoweyes
    Poziom 20  
    Projekt ciekawy, kiedyś wykonałem podobny projekt "Optoelektroniczne łącze komunikacyjne na bardzo duże odległości" (ok.30m) lecz dużo prostszy bez mikroprocesora. Komunikacja była Punkt - Punkt i prędkość ograniczona rs232 ale nie tylko bo są i inne czynniki ograniczające prędkość. Mój układ działał i został sprawdzony w zakresie od 1 do 30m na programach dostępnych z poziomu Win98 oraz DOSa i prędkość w zależności od programu była od 300b/s do 9600b/s na 486SX25MHz.
    Mam pytanie z jakiej modulacji sygnału kolega skorzystał?
  • #13
    shadoweyes
    Poziom 20  
    Ja też po wielu próbach udowodniłem, że OOK przy prostych amatorskich łączach punkt - punkt i braku zakłóceń z innych źródeł światła jest najefektywniejsza i sprawia najmniej problemów.